影視實(shí)驗(yàn)報(bào)告-帶結(jié)果081005資料

1、實(shí)驗(yàn)一運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)信息的表示方法，熟練掌握幾種四則運(yùn)算方法。2、掌握運(yùn)算器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法。3、熟悉簡(jiǎn)單運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送通路。4、驗(yàn)證運(yùn)算器功能發(fā)生器 （74LS181）的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖如圖1.1所示。本通路圖中運(yùn)算器單元由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）、兩個(gè)字長(zhǎng)的工作暫存器 TR1和TR2及一個(gè)8位的輸出三態(tài)門組成。其中 ALU是由兩片74LS181以并-串型構(gòu)成的8位字長(zhǎng)的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元。兩個(gè)芯片的控 制端S3 S2

2、、S1、SO、M相應(yīng)的控制信號(hào)相互并到一起由排針引出至外部。74LS181的功能表見表1-1。參與運(yùn)算的兩數(shù)據(jù)暫存器TR1和TR2由鎖存器74LS273來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)C_TR1或C_TR2為高電平時(shí)，此時(shí)來一個(gè)T4脈沖，內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)即被打入到相應(yīng)的暫存器中。運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)輸出經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門（74LS245）連接到內(nèi)總線上，此三態(tài)門輸出由一個(gè)B_ALU控制信號(hào)控制，當(dāng) B_ALU為低電平（0）時(shí)，運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果輸出至內(nèi)總線上，而為高電平（1）時(shí)，則輸出高阻態(tài)，不影響內(nèi)總線上的其他數(shù)據(jù)。圖1.1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖“輸入設(shè)備單元”的8位數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門（74LS245）連接到內(nèi)總線上，該三

3、態(tài)門的輸出由 B_SW和RD控制信號(hào)相或得出，當(dāng)或的結(jié)果為低電平（0）時(shí)，數(shù)據(jù)開關(guān)所置的數(shù)據(jù)輸出至內(nèi)總線上?！皵?shù)據(jù)總線”單元上的總線數(shù)據(jù)顯示燈已與內(nèi)總線相連，用來顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。運(yùn)算器單元所須的T4脈沖信號(hào)連接至該單元的 T4排針端。實(shí)驗(yàn)時(shí)，微動(dòng)開關(guān) KK2的輸出KK2+連接到該單元的 T4排針端，按 動(dòng)一下微動(dòng)開關(guān)， 即可獲得一個(gè)單脈沖信號(hào)。 此實(shí)驗(yàn)中的其他 S3、S2、S1、SO、M CN C_TR1 C_TR2 B_ALU B_SWRD等都為電平信號(hào)，將他們連接到“開關(guān)組單元”中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)上來模擬不同的電平狀態(tài)?！伴_關(guān)組單元”的SW1-SW17為相互獨(dú)立的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)，開關(guān)向

4、上時(shí)為0，開關(guān)向下時(shí)為1。表1.1 74LS181 的邏輯功能表輸入為A和B,輸出為F,為正邏輯S3 S2 S1 S0M=0（算術(shù)運(yùn)算）M=1（邏輯運(yùn)算）Cn=1（無進(jìn)位）Cn=0（有進(jìn)位）0 0 0 0F=AF=A 加 1F=A0 0 0 1F=A+BF=(A+B)加 1F=A+B0 0 1 0F=A+BF=(A+B)加 1F=AB0 0 1 1F=0 減 1F=0F=00 1 0 0F=A 加 ABF=A加Ab加1F=AB0 1 0 1F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B0 1 1 0F=A減B減1F=A 減 BF=A B0 1 1 1f=AB 減 1f=Abf=Ab1

5、 0 0 0F=A加 ABF=A 力口 AB 力口 1F=A+B1 0 0 1F=A加 BF=A加B加1F=A B1 0 1 0F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B1 0 1 1F=AB 減 1F=ABF=AB1 1 0 0F=A加 AF=A加A加1F=11 1 0 1F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1f=a+b1 1 1 0F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1F=A+B1 1 1 1F=A 減 1F=AF=A當(dāng)向TR1或TR2工作暫存器打入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)開關(guān)三態(tài)門打開，這時(shí)應(yīng)保證運(yùn)算器輸出三態(tài)門關(guān)閉；同樣，當(dāng)運(yùn)算器輸出結(jié)果至總線時(shí)也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門

6、是在關(guān)閉狀態(tài)。本TWL-PCC十算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的所有LED指示燈均為亮?xí)r所示狀態(tài)為高電平（1），燈不亮?xí)r所示其狀態(tài)為低電平（0）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖見圖1.2。仔細(xì)檢查無誤后，接通電源。34圖1.2運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)接線圖2、 先置相關(guān)的控制信號(hào)為初始態(tài)，即使運(yùn)算器和輸入設(shè)備的輸出都為高阻態(tài)（B_ALU=1 B_SW=1，“輸 入設(shè)備單元”中的 RD信號(hào)可以一直為低電平（RD=0 ,暫存器TR1和TR2的門控信號(hào)都為低電平（C_TR1=0 C_TR2=0。3、 通過“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開關(guān)向暫存器TR1中置數(shù)。 撥動(dòng)8位數(shù)據(jù)開關(guān)形成一個(gè) 8位二進(jìn)制數(shù)。（如011

7、00010）。 數(shù)據(jù)開關(guān)上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開暫存器TR1的門控信號(hào)（C_TR仁D。 按動(dòng)微動(dòng)開關(guān) KK2,產(chǎn)生一個(gè)T4脈沖，將數(shù)據(jù)開關(guān)上的數(shù)據(jù)（01100010）打入到TR1中。然后關(guān)掉 暫存器TR1的門控信號(hào)（C_TR1=0。4、 通過“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開關(guān)向暫存器TR2中置數(shù)。 撥動(dòng)8位數(shù)據(jù)開關(guān)形成一個(gè) 8位二進(jìn)制數(shù)。（如10101101）。 數(shù)據(jù)開關(guān)上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開暫存器TR2的門控信號(hào)（C_TR2=D。 按動(dòng)微動(dòng)開關(guān) KK2,產(chǎn)生一個(gè)T4脈沖，將數(shù)據(jù)開關(guān)上的數(shù)據(jù)（10101101）打入到TR2中。然后關(guān)掉 暫存器TR2的門控信號(hào)（C_TR

8、2=0。5、 關(guān)掉數(shù)據(jù)開關(guān)的輸出三態(tài)門（B_SW=1，打開運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸出三態(tài)門（ B_ALU=0 ,使運(yùn)算器輸出至總線上。此時(shí)，改變運(yùn)算器的控制信號(hào)S3、S2、S1、S0、M及CN的狀態(tài)，就可獲得不同的運(yùn)算結(jié)果。參照表1.1其邏輯功能表。女口：先檢驗(yàn) TR1和TR2中打入的數(shù)是否正確，可將S3、S2、S1、S0及M分別置為1、1、1、1、1時(shí)總線上顯示的為 TR1中的數(shù)；置成1、0、1、0、1時(shí)則顯示的為 TR2中的數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)要求1、做好預(yù)習(xí)，掌握 ALU的功能特性，并熟悉本實(shí)驗(yàn)中所用的控制開關(guān)的作用和使用方法。2、 置數(shù)TR仁62H TR2=ADH改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，

9、記錄到下表1.2中，并進(jìn)行 理論分析，得出結(jié)論。表1.2DR1DR2S3S2S1S0M=0 （算術(shù)運(yùn)算）M=1（邏輯運(yùn)算）Cn=1無進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位理論值實(shí)驗(yàn)值理論值實(shí)驗(yàn)值理論值實(shí)驗(yàn)值162HADH0 0 0 0F=62HF=F=63HF=F=9DHF=62HADH0 0 1F=EFHF=F=F0HF=F=10HF=62HADH0 0 1 0F=72HF=F=73HF=F=8DHF=62HADH0 0 1 1F=FFHF=F=00HF=F=00HF=62HADH1 0 0F=A4HF=F=A5HF=F=DFHF=62HADH1 0 1F=31HF=F=32HF=F=52HF=62HADH0

10、1 1 0F=B4HF=F=B5HF=F=CFHF=62HADH；0 1 1 1F=41HF=F=42HF=F=42HF=62HADHp 0 0 0F=82HF=F=83HF=F=BDHF=62HADH1 0 0 1F=0FHF=F=10HF=F=30HF=62HADH1 0 1 0F=92HF=F=93HF=F=ADHF=62HADHM 0 1 1F=1FHF=F=20HF=F=20HF=62HADH1 1 0 0F=C4HF=F=C5HF=F=FFHF=62HADH1 1 0 1F=51HF=F=52HF=F=72HF=62HADHM 1 1 0F=D4HF=F=D5HF=F=EFHF=6

11、2HADH1 1 1 1F=61HF=F=62HF=F=62HF=實(shí)驗(yàn)二靜態(tài)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 、掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM的工作特性及使用方法。2、了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)和讀出數(shù)據(jù)的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC微機(jī)一臺(tái)（選配）TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干;三、實(shí)驗(yàn)原理SRAM 通路圖見圖2.1，由一片6116構(gòu)成，其容量為 2048 X 8位。6116的A10-A8腳接地，只有 A7-A0地 址使用，實(shí)際使用存儲(chǔ)容量為256字節(jié)。存儲(chǔ)器的地址線 A7-A0、數(shù)據(jù)線D7-D0、控制線片選線 CS寫線 WE及輸出使能線 OE均由排針引出，供用戶接線。6116功能表見表2.1所

12、示。表2.16116功能表狀態(tài)CSOEWED7D0未選中1XX高阻抗禁止011高阻抗讀岀001數(shù)據(jù)讀岀寫入010數(shù)據(jù)寫入寫入000數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器的地址由“地址寄存器單元”給出。地址寄存器的輸入和存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)都接到內(nèi)總線上，由“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)三態(tài)門連接到總線上分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。地址寄存器的打入時(shí)鐘是由C_AR和T3脈沖相與得到。CSOEWEC_ART3B_SWRD圖2.1靜態(tài)存儲(chǔ)器通路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1 、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖如圖2.2所示。仔細(xì)檢查無誤后，接通電源。2、連續(xù)寫存儲(chǔ)器。給 00H 01H 02H、03H、04H地址單元分別寫入數(shù)據(jù) AAH BBH CCH DD

13、H EEH 寫地址。關(guān)存儲(chǔ)器的片選線（CS=1）, CLR=1,WE=1 OE=1打開數(shù)據(jù)開關(guān)的輸出三態(tài)門（B_SW=0RD=0 ,此時(shí)數(shù)據(jù)開關(guān)中的數(shù)輸出占領(lǐng)總線，將數(shù)據(jù)開關(guān)的數(shù)置為00H （ 00000000）,打開地址寄存器打入門控信號(hào)(C_AR=1,然后按動(dòng)微動(dòng)開關(guān) KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中，同時(shí)地址總線指示燈顯示。 寫數(shù)據(jù)。關(guān)掉地址寄存器的門控信號(hào)(C_AR=0 ,將數(shù)據(jù)開關(guān)置為 AAH( 10101010)，打開存儲(chǔ)器的片選線(CS=0),將寫線 WE進(jìn)行11操作，此時(shí)數(shù)據(jù)開關(guān)中的數(shù)AAH以被寫到存儲(chǔ)器的 00H地址單元中。 重復(fù)，分別在 01H 02H O3

14、H 04H地址單元中寫入數(shù)據(jù) BBH CCH DDH EEH3、連續(xù)讀存儲(chǔ)器。將存儲(chǔ)器 OOH、01H 02H 03H 04H地址單元中的數(shù)分別讀出，觀察讀出的結(jié)果與 寫入結(jié)果是否一致。 寫地址。CS=1, CLR=1,WE=1 0E=1,打開數(shù)據(jù)開關(guān)的三態(tài)門( B_SW=0 RD=0，此時(shí)數(shù)據(jù)開關(guān)中的數(shù)輸出占領(lǐng)總線，將數(shù)據(jù)開關(guān)的數(shù)置為00H (00000000),打開地址寄存器打入門控信號(hào)(C_AR=1,然后按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中，同時(shí)地址總線指示燈顯示。 讀數(shù)據(jù)。B_SW=1,CS=Q置讀線有效 OE=Q總線顯示的即為從存儲(chǔ)器 00H地址單元讀出的數(shù)據(jù)

15、 AAH 重復(fù)，分別讀出 01H 02H O3H O4H地址單元中的數(shù)據(jù)，觀察與寫入的數(shù)據(jù)是否一致。圖2.2靜態(tài)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)接線圖4. 完成下表數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出00H0000 00001111 1111FFH01H0000 00011111 1110FEH02H0000 00101111 1101FDH03H0000 00111111 1100FCH04H0000 01001111 1011FBH05H0000 01011111 1010FAH06H0000 01101111 1001F9H07H0000 01111111 1000F8H08H0000 10001111 0111F7H09H00

16、00 10011111 0110F6H0AH0000 10101111 0101F5H0BH0000 10111111 0100F4H0CH0000 11001111 0011F3H0DH0000 11011111 0010F2H0EH0000 11101111 0001F1H0FH0000 11111111 0000F0H實(shí)驗(yàn)三總線及數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?理解總線的概念、作用和特性。2、掌握用總線控制數(shù)據(jù)傳送的方法。3、進(jìn)一步熟悉教學(xué)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路。4、掌握數(shù)字邏輯電路中故障的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法。5、鍛煉分析問題與解決問題的能力，在出現(xiàn)故障的情況下，獨(dú)立分析故障現(xiàn)

17、象，并排除故障。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理總線用來連接各個(gè)功能部件，本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖如圖4.1。各個(gè)部件都有自己的輸入輸出控制信號(hào)。各個(gè)部件的控制信號(hào)都需要是連接到“開關(guān)組單元”的各個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制開關(guān)上來手動(dòng)控制。連接到總線上 的地址寄存器只有輸入線，其輸出直接連接到存儲(chǔ)器的地址，用于鎖存需讀寫的存儲(chǔ)器的地址。本實(shí)驗(yàn)中時(shí)序信號(hào)用到了 T3和T4信號(hào)，可將“信號(hào)源單元”的時(shí)鐘輸出 SY接到“時(shí)序發(fā)生器單元” 的上，將0T3和0T4分別連接到“總線單元”中相應(yīng)的 T3和T4端上，二進(jìn)制開關(guān)撥至“單步”狀態(tài)，然 后每按動(dòng)一

18、次啟動(dòng)鍵 START就會(huì)順序產(chǎn)生一個(gè) T3、T4時(shí)序信號(hào)。根據(jù)掛接在總線上的幾個(gè)部件，設(shè)定實(shí)驗(yàn)要求：將存儲(chǔ)器10H地址存入數(shù)據(jù)93H,然后將存儲(chǔ)器10H地址單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送輸出單元顯示，同時(shí)也存入到R0寄存器中。存儲(chǔ)器單元A0A0T3地址寄存器單元AR ( 2 73 )D7 - - - - D 0AND C_AR 門,C-WE“RAM( 6 116)A7A0D7D0地址總線顯示JQOER0 ( 3 74 )D7 - - - - D0 CP斗BR0C R0寄存器堆單元T4數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)開關(guān)輸入設(shè)備單元B_SWRD態(tài)門 (245)A0D7D0鎖存譯碼(GAL )a b c d e f gIIII輸

19、出設(shè)備單元B_LED WR圖4.1 總線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1 本實(shí)驗(yàn)有兩種連線方式： 各個(gè)單元的控制信號(hào)分別由不同的開關(guān)獨(dú)立控制，連線參考圖見圖4.2。 同后邊模型機(jī)實(shí)驗(yàn)相同，存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫線。2、由于有不同的連線圖就有不同的執(zhí)行流程，按照第一種連線方式，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)須有以下幾步操作： 數(shù)據(jù)輸入開關(guān)置10H打入到地址寄存器。 數(shù)據(jù)輸入開關(guān)置數(shù)據(jù) 93H打入到存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù)到輸出設(shè)備同時(shí)打入到R0寄存器。3 、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖如圖4.2所示。仔細(xì)檢查無誤后，接通電源。4、 置所有控制信號(hào)為初始態(tài)：輸入設(shè)備（B_SW=1,R

20、D=1、地址寄存器（C_AR=0、存儲(chǔ)器（CS=1 RD=1 WE=）輸出設(shè)備（B_LED=1 WR=1、通用寄存器 RO （B_R0=1、C_R0=0 ,CLR=1。5、“時(shí)序發(fā)生器單元”中的二進(jìn)制開關(guān)撥至“單步”狀態(tài)。 數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù)10H, B_SW=1 RD=0, C_AR=1，按動(dòng)時(shí)序啟動(dòng)鍵 START產(chǎn)生的T3節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到地址寄存器中。關(guān)掉地址寄存器打入門控信號(hào)（C_AR=0）。 數(shù)據(jù)開關(guān)置93H, CS=0 OE=1 WE=h0f 1,此時(shí)將總線上的數(shù)據(jù)93H寫入到存儲(chǔ)器當(dāng)前地址單元中。關(guān)掉輸入設(shè)備三態(tài)門（B_SW=1，關(guān)掉存儲(chǔ)器片選線（CS=1）。 存儲(chǔ)器片選有效

21、讀有效（CS=0 WE=1 OE=0 ,輸出設(shè)備片選有效寫有效（ B_LED=0 WR=P 0宀1）, 此時(shí)存儲(chǔ)器中的數(shù)打入到輸出設(shè)備的數(shù)碼管中顯示，同時(shí)，打開通用寄存器R0的打入門控信號(hào)（C_R0=1 ,按動(dòng)時(shí)序啟動(dòng)鍵 START產(chǎn)生的T4節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到通用寄存器R0中。然后關(guān)存儲(chǔ)器（CS=1）,關(guān)通用寄存器打入門控信號(hào)（C_R0=0。五、實(shí)驗(yàn)要求1 、在數(shù)據(jù)傳送過程中，發(fā)現(xiàn)了什么故障？記錄故障現(xiàn)象，排除故障的分析思路，故障定位及故障的性質(zhì)。2、以第二種實(shí)驗(yàn)接線方法實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)要求，即存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備（包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備）有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫線的方式連接

22、實(shí)驗(yàn)線路，分析有什么區(qū)別，編寫執(zhí)行流程，寫出詳細(xì)的 實(shí)驗(yàn)步驟，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖4.2總線實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)四控制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握計(jì)算機(jī)控制器的功能、組成及其不同的結(jié)構(gòu)。2、掌握微程序控制器的組成、工作原理。3、學(xué)習(xí)微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。4、掌握設(shè)計(jì)指令的執(zhí)行流程。5、熟悉本教學(xué)計(jì)算機(jī)微程序的編制、寫入，觀察微程序的運(yùn)行。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理1控制器原理微程序控制器的基本思想可以概括為兩點(diǎn)： 將控制器所需要的微命令，以微代碼的形式編成微指令，存入一個(gè)控制存儲(chǔ)器中，這個(gè)控制存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器ROM勾成。在計(jì)

23、算機(jī)運(yùn)行時(shí)，從控存中取出微指令，用其所包含的微命令來控制有關(guān)部件的操作。 將每種機(jī)器指令分解為若干條微操作序列，用若干條微指令來解釋一條機(jī)器指令。再根據(jù)整個(gè)指令系 統(tǒng)的需要，編制出一套完整的微程序，預(yù)先存入控存中。微程序控制器的工作原理是將一條微指令分成兩部分：控制命令字段和下址字段，用微指令的控制命令 字段來提供一條機(jī)器指令的一個(gè)執(zhí)行步驟所需要的控制信號(hào)，用這條微指令的下址字段來指明下一條微指令 在控制存儲(chǔ)器中的地址，用于從控制存儲(chǔ)器中讀出下一條微指令。微程序控制器的組成結(jié)構(gòu)包括：控制存儲(chǔ)器（CM、微指令寄存器（卩IR）、微地址寄存器（卩AR）及后續(xù)微地址形成電路。2 .單元電路組成微程序控

24、制器組成原理圖如圖5.1，其邏輯框圖則如圖 5.2所示。該單元主要由以下部件組成：（1）控制存儲(chǔ)器（CM控制存儲(chǔ)器（CM由4片2816 （2KX 8位）E2PROM1成，具有掉電保護(hù)功能，用于存放32位微指令。將4片2816并聯(lián)起來，就構(gòu)成了容量為 256X 32位控制存儲(chǔ)器，即可以存放256條微指令。“微控器單元”有一個(gè)三檔撥動(dòng)開關(guān)，用來選擇控制器處于編程/校驗(yàn)/運(yùn)行狀態(tài)?！熬幊獭睜顟B(tài)即手動(dòng)給控存寫數(shù)據(jù)，“校驗(yàn)”狀態(tài)即手動(dòng)校驗(yàn)控存給定地址中的數(shù)據(jù)。教學(xué)計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)須撥在“運(yùn)行”狀態(tài)?？卮娴?片2816的片選信號(hào) CS分別由單片機(jī)控制單元的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5控制。平時(shí)都為有

25、效狀態(tài)，只有聯(lián)機(jī)操作時(shí)上位機(jī)對(duì)控存進(jìn)行讀寫時(shí)，會(huì)關(guān)掉所有片選，然后依次打開每片進(jìn)行讀寫操作。而4片2816的輸出使能0E寫信號(hào)WE勻由編程單元電路根據(jù)編程開關(guān)的狀態(tài)及聯(lián)機(jī)的情況控制產(chǎn)生并輸出，在“編程”狀態(tài)時(shí)全為寫有效，在“校驗(yàn)”狀態(tài)時(shí)全為讀有效，在“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)全為讀有效，但當(dāng)聯(lián)機(jī)操作時(shí)上 位機(jī)也會(huì)控制讀寫狀態(tài)。4片2816的存儲(chǔ)器的地址 A7A0分別并聯(lián)到一起。它們?cè)谑謩?dòng)編程/校驗(yàn)時(shí)（“編程”狀態(tài)或“校驗(yàn)”狀態(tài)）由手動(dòng)微地址鎖存器（74LS374）提供，它由排針 MCJ1的MAMA0輸入在T1時(shí)刻打入鎖存；運(yùn)行時(shí)（“運(yùn)行”狀態(tài)下）由微地址寄存器（卩AR提供；或聯(lián)機(jī)情況下由單片機(jī)控制單元來給

26、出。8個(gè)指示UA：UA0等用來實(shí)時(shí)顯示微地址?？卮娴臄?shù)據(jù)輸入/輸出作為32位微指令寄存器（卩IR）的輸入端，或由32位微代碼輸入開關(guān) MK3MK0 經(jīng)三態(tài)門（74LS245）作為輸入，三態(tài)門由編程開關(guān)電路控制，DL0VT1VT2VT3VTTN_CR_CR_C i R_C 2FT_C 1FT_C8燈示顯=-1+I(TN_B(CP_BDR_B3F_BPS_BFS_BULA_BFCA uA1uA0各控制位作用解釋如下:M7M0位，被定義為微地址 uA7uAO。四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）圖5.5為一個(gè)設(shè)計(jì)好的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的微程序流程圖。其所對(duì)應(yīng)的微程序入口地址影射表見表5.5所示。按照微指令流程圖將全部

27、微程序按微指令格式翻譯成二進(jìn)制代碼，將得到如表5.6所示的本指令系統(tǒng)的微程序清單。INf 20HPCAR, PC+1控制臺(tái)操作OUT21HPCAR,PC+1運(yùn)行STAJMP22H23H24H25HPCAR,PC+1D5HRAMARRAMARRAMARDDHDEHSV R0R( LED07HRDTRIt 06HRAMTF2PCAR,PC+1F 0AHRAMAR1F 0BHR(RAMJLZRD TR1D9HALLRDALUR0PCAR,PC+1DCHRAMPC圖5.5 微程序流程圖表5.5微程序入口地址影射表序號(hào)指令編碼入口地址1IN R00000 000020H2OUT RO0001 00002

28、1H3ADD R0 ADR0010 000022H4NOT R00011 000023H5STA ADR R00100 000024H6JMP ADR0101 000025H表5.6基本指令的微程序清單微址S3 S2 S1 S0 M CN CP IO/M WE RD C_PC C_SP U/D IA ICFABC下址操作功能000 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000100010000空操作010 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000010PC-AR,PC+1020 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0

29、0 100010010000100000RAM-IR030 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001101RAM-AR040 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001110RAM-AR050 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000000110RAM-AR060 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100001000000000111RAM-TR2070 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001000RO-TR1081

30、 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R0090 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU-R00A0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001011RAM-AR0B0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 110000000000000001RO-RAM0C0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 100000010100000001RAM-PC0D0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100

31、001100000000001SW-R00E0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 110000000000000001R0-LED100 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010010PC-AR,PC+1110 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010101PC-AR,PC+1120 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100000100000010100SW-TR1130 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000000000001空操作141 1

32、 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 100100000000010000ALU-RAM150 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100000100000010110RAM-TR1161 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 100100000000010001ALU-LED200 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000011PC-AR,PC+1210 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000100PC-AR,PC+1220 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1

33、0 0 0 111010100000000101PC-AR,PC+1230 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001001RO-TR1240 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001010PC-AR,PC+1250 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000001100PC-AR,PC+1圖5.5微程序流程圖中一個(gè)矩形方框表示一條微指令，方框中的內(nèi)容為該條指令執(zhí)行的微操作，右上角的數(shù)字是該條指令的微地址，向下的箭頭指出下一條要指向的微地址。(2) 連接實(shí)驗(yàn)線路圖，實(shí)驗(yàn)接線參考圖

34、如圖5.6所示。仔細(xì)檢查接線無誤后，接通電源。(3) 寫微代碼方法一：脫機(jī)手動(dòng)寫入。 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關(guān)置為“編程”狀態(tài)。 將“時(shí)序發(fā)生器單元”中的運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)置為“單步”狀態(tài)。 在“開關(guān)組單元”用二進(jìn)制模擬開關(guān)置微地址到MA7- MA0 在MK3仆MK0開關(guān)組置32位微代碼，32位微代碼顯示燈用于指示所置開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)量為“0” 時(shí)燈滅，開關(guān)量為“1”時(shí)燈亮。 按START啟動(dòng)時(shí)序，將32位微代碼寫入控存 2816中由微地址 MA7MAO所指定的相應(yīng)單元。 給出不同的微地址，重復(fù)步驟，即可將微指令代碼一條條裝入控存中。方法二：聯(lián)機(jī)裝入。參見本書第一部分第三章“聯(lián)機(jī)軟件使用

35、說明”。(4) 校驗(yàn)微代碼方法一：脫機(jī)手動(dòng)校驗(yàn)。 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關(guān)置為“校驗(yàn)”狀態(tài)。 將“時(shí)序發(fā)生器單元”中的運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)置為“單步”狀態(tài)。 在“開關(guān)組單元”用二進(jìn)制模擬開關(guān)置微地址到MA7- MA0 按動(dòng)START按鍵，啟動(dòng)時(shí)序，即將控存2816中由微地址 MA7 MA0所指定的相應(yīng)單元中代碼讀出，由32位微代碼指示燈顯示其狀態(tài)。燈亮為“1 ”，滅為“ 0”。 給出不同的微地址，重復(fù)步驟，即可校驗(yàn)每個(gè)微地址存入的微代碼。方法二：聯(lián)機(jī)裝入。參見本書第一部分第三章“聯(lián)機(jī)軟件使用說明”。（5）運(yùn)行微指令 單步運(yùn)行 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關(guān)置為“運(yùn)行”狀態(tài)。 將“

36、時(shí)序發(fā)生器單元”中的運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)置為“單步”狀態(tài)。 撥動(dòng)“開關(guān)組單元”中的CLR總清開關(guān)（1 t 0 t 1）,使微地址寄存器 UA7UA0清零，從而使運(yùn)行入口微地址從00H開始。 每按動(dòng)一次START按鍵，即讀出一條微指令代碼，然后停機(jī)。此時(shí)，微地址顯示燈指示的為下一條要執(zhí)行的微地址，微代碼顯示燈MD3MD0的狀態(tài)（為“ 0”時(shí)燈滅）指示下一條微地址所讀出的微代碼。連續(xù)運(yùn)行 將“微程序控制器單元”右上角的編程開關(guān)置為“運(yùn)行”狀態(tài)。 將“時(shí)序發(fā)生器單元”中的運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)置為“連續(xù)”狀態(tài)。 撥動(dòng)CLR總清開關(guān)（1t 0t 1）,使微地址寄存器清零，從而使運(yùn)行入口微地址從00H開始。 按動(dòng)STAR

37、T按鍵，啟動(dòng)時(shí)序電路，則可以連續(xù)讀出（執(zhí)行）微指令代碼。 撥動(dòng)“開關(guān)組單元”中的CLR總清開關(guān)（1 t0t 1）,或?qū)ⅰ皶r(shí)序發(fā)生器單元”中的運(yùn)行狀態(tài)開關(guān)撥為“單步”狀態(tài)都可以使系統(tǒng)停機(jī)。五、實(shí)驗(yàn)要求1、將表5.6中的微代碼寫入到控存并校驗(yàn)。2、觀察單步執(zhí)行的流程，解釋其現(xiàn)象。3、從圖5.5微程序流程及上述執(zhí)行現(xiàn)象可看出，微程序流程圖中的很多微指令都沒有走到，為什么？總線單元T1T2Fl1根據(jù)流程圖如何在出現(xiàn)分支時(shí)走到其他分支入口？（提示：由微控器單元的微地址強(qiáng)制位SE5- SE0實(shí)現(xiàn)。）OT1OT2時(shí)序信號(hào)發(fā)生器單元SY信號(hào)源單元圖5.6微程序控制器實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)六基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)

38、目的1在掌握各部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將它們連接起來組成系統(tǒng)，構(gòu)造一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)。2、為這個(gè)模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)及設(shè)計(jì)合理的指令和操作數(shù)的尋址方式等。3、編寫指令系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的微程序，將每條機(jī)器指令的微程序合理地分配在控制存儲(chǔ)器的適當(dāng)存儲(chǔ)地址中。4、上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念，掌握一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)的基本流程。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1 TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。2、PC微機(jī)一臺(tái)(選配)。三、實(shí)驗(yàn)原理1 基本原理目前大部分計(jì)算機(jī)基于馮諾依曼原理：存儲(chǔ)程序方式，將事先編制好的程序連續(xù)存放到存儲(chǔ)器中。 二進(jìn)制代碼表示指令和數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，大致需按如下的順序來

39、考慮：(1) 確定設(shè)計(jì)目標(biāo)：確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。(2) 確定指令系統(tǒng)確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。(3) 總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含確定各部件設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，就可以擬出各種信息傳 送路徑，以及實(shí)現(xiàn)這些傳送所需要的微命令。對(duì)于部件設(shè)置，比如要確定運(yùn)算器部件采用什么結(jié)構(gòu)，控制器采用微程序控制還是硬布線控制等。綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率、性能價(jià)格比、可靠性等要求，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，采用何種方案的內(nèi)總 線及外總線。數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的操作就不同，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣。(4) 設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程數(shù)據(jù)通

40、路確定后，就可以設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令的執(zhí)行流程。根據(jù)指令的復(fù)雜程度，每條指令所需要 的機(jī)器周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，根據(jù)總線結(jié)構(gòu)，需考慮哪些微操作可以安排在同一個(gè)微指令中， 哪些微操作不能安排在同一條微指令中。(5) 確定微程序地址：根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每條微程序地址及分支轉(zhuǎn)移地址。(6) 根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，寫入到控制 存儲(chǔ)器中的相應(yīng)單元中。(7) 組裝、調(diào)試：在總調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)?？傉{(diào)時(shí)連接所有模塊，用單步方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程運(yùn)行結(jié)果正確，則 在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令，進(jìn)行

41、其他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。2 基本模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)步驟基本模型機(jī)數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機(jī)器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個(gè)指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一段微程序。1 )確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。本實(shí)驗(yàn)將設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的模型機(jī)算計(jì)，具有計(jì)算機(jī)的基本功能部件，具有存儲(chǔ)器及輸入輸出設(shè)備的讀寫,能進(jìn)行基本的運(yùn)算功能和程序分支轉(zhuǎn)移。2 )確定指令系統(tǒng)。指令的編碼原則須按照?qǐng)D 6.3指令譯碼中所示的I714為操作碼，或擴(kuò)展操作碼 11、10。在本實(shí)驗(yàn)中，定義了六條簡(jiǎn)單的機(jī)器指令，格式和功能如下： IN R0 , PORT0000PORT格式:1

42、716 15 14 13 12 11 10功能：輸入設(shè)備單元中的數(shù)據(jù)開關(guān)所置的數(shù)tR0。PORT為輸入設(shè)備單元的口地址。此指令為雙字節(jié)指令。 OUT PORT R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00001PORT功能：R0t輸出設(shè)備單元中的鎖存器鎖存并在數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。PORT為輸出設(shè)備單元的口地址。此指令為雙字節(jié)指令。 ADD RQ ADDR格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00010ADDR功能：將RO寄存器中的數(shù)和存儲(chǔ)器 ADR地址單元中的數(shù)相加送到 R0中。ADDR為存儲(chǔ)器的地址。此指令為雙字節(jié)指令。 NOT R0格式： 17 I6 I5 I4

43、I3 I2 11 I00011功能：將R0寄存器中的數(shù)邏輯取反后又送回R0中。此指令為單字節(jié)指令。 STA ADDR, R0格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00100ADDR功能：將R0中的數(shù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器的 ADR所指的地址單元中。ADDR為存儲(chǔ)器的地址。此指令為雙字節(jié)指令。 JMP DATA格式： 17 I6 I5 I4 I3 I2 11 I00000DATA功能：將要執(zhí)行的指令無條件轉(zhuǎn)移到DATA所指的單元。DATA為一個(gè)立即數(shù)。此指令為雙字節(jié)指令。上述六條指令中，、屬于I/O訪問指令，、屬于算術(shù)邏輯運(yùn)算指令，屬于存儲(chǔ)器訪問指令， 屬于轉(zhuǎn)移指令。第、條訪問存儲(chǔ)器采用直接尋址，第條采用立即數(shù)尋址。由于本實(shí)驗(yàn)儀的開放型結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有較大的靈活性，因此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)沒有做相應(yīng)的固 定匯編軟件。所以，所有的程序設(shè)計(jì)，均是按照自己設(shè)計(jì)好的指令系統(tǒng)，手工編寫機(jī)器碼，這樣可以讓用戶 更真切、更感性地認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)的工作過程和原理。3）確定總體結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)通路?；灸Ｐ蜋C(jī)的數(shù)據(jù)通路圖如