指導(dǎo)-組成原理DICE-CP226實(shí)驗(yàn)一至五教材

1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) DICE-CP226 系統(tǒng)概述1.1 DICE-CP226 特點(diǎn)1、采用總線結(jié)構(gòu)DICE-CP226 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用三組總線即地址總線 ABUS 、數(shù)據(jù)總線 DBUS 、指令總線 IBUS 和控制信 號(hào)，CPU、主存、外設(shè)和管理單片機(jī)等部件之間通過(guò)外部數(shù)據(jù)總線傳輸，CPU內(nèi)部則通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線傳輸信息。各部件之間，通過(guò)三態(tài)緩沖器作接口連接。2、計(jì)算機(jī)功能模塊化設(shè)計(jì)DICE-CP2226為實(shí)驗(yàn)者提供運(yùn)算器模塊 ALU，眾多寄存器模塊（A, W, IA , ST, MAR , ROR3 等），程序計(jì)數(shù)器模塊 PC,指令部件模塊IR，主存模塊EM，微程序控制模塊控存uM，微

2、地址計(jì)數(shù)器模塊UPC，組合邏輯控制模塊及 I/O等控制模塊。各模塊間的電源線、地線、地址總線和數(shù)據(jù)總線等已分別連通,模塊內(nèi)各芯片間數(shù)據(jù)通路也已連好, 各模塊的控制信號(hào)及必要的輸出信號(hào)已被引出到主板插孔,供實(shí)驗(yàn)者按自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行連接。3、智能化控制 系統(tǒng)在單片機(jī)監(jiān)控下,管理模型機(jī)運(yùn)行和讀寫(xiě),當(dāng)模型機(jī)停機(jī)時(shí),實(shí)驗(yàn)者可通過(guò)系統(tǒng)鍵盤(pán),讀寫(xiě)主存或控存指定單元的內(nèi)容, 使模型機(jī)實(shí)現(xiàn)在線開(kāi)發(fā)。 模型機(jī)運(yùn)行時(shí), 系統(tǒng)提供單步一條微指令 （微單步） 、 單步一條機(jī)器指令（程單步）,連續(xù)運(yùn)行程序及無(wú)限止暫停等調(diào)試手段,能動(dòng)態(tài)跟蹤數(shù)據(jù),流向、捕捉 各種控制信息。4、提供兩種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?手動(dòng)運(yùn)行“Hand”：通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)

3、關(guān)和發(fā)光二極管二進(jìn)制電平顯示，支持最底層的手動(dòng)操作方式 的輸入 /輸出和機(jī)器調(diào)試。 自動(dòng)運(yùn)行：通過(guò)系統(tǒng)鍵盤(pán)及液晶顯示器或PC機(jī)，直接接輸入或編譯裝載用戶程序,實(shí)現(xiàn)微程序控制運(yùn)行。5、開(kāi)放性設(shè)計(jì)運(yùn)算器采用了 EDA 技術(shù)設(shè)計(jì),隨機(jī)出廠時(shí),已提供一套已裝載的方案,能進(jìn)行加、減、與、或、帶 進(jìn)位加、 帶進(jìn)位減、 取反、 直通八種運(yùn)算方式, 若用戶不滿意該套方案, 可自行重新設(shè)計(jì)并通過(guò) JTAG 口 下載。用戶還可以設(shè)計(jì)自己的指令 /微指令系統(tǒng)。系統(tǒng)中已帶三套指令 /微程序系統(tǒng),用戶可參照來(lái)設(shè)計(jì)新 的指令 /微程序系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)線、地址線、控制線均在總線接口區(qū)引出,并設(shè)計(jì)了 4O 芯鎖進(jìn)插座,供用戶

4、進(jìn)行 RAM 、 8251、 8255、 8253、 8259 等接口器件的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。6、支持中斷實(shí)驗(yàn) 采用最底層的器件設(shè)計(jì),讓學(xué)生可以從微程序?qū)用嫔蠈W(xué)習(xí)中斷請(qǐng)求、中斷響應(yīng)、中斷處理、中斷入口地址的產(chǎn)生、中斷服務(wù)程序及中斷返回（ RETI ）整個(gè)過(guò)程。7、支持兩種控制器實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)提供兩種控制器方式,即微程序控制器和組合邏輯控制器。8、 支持子程序調(diào)用、返回、指令流水線和RISC 精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。9、配備以 Win98/2000/XP 為操作平臺(tái)的集成調(diào)試軟件包系統(tǒng)通過(guò)RS-232C串行通訊接口與 PC機(jī)聯(lián)接，借助PC資源形成了強(qiáng)大的在線文檔與圖形的動(dòng)態(tài)管 理系統(tǒng)，自帶編譯器，支持匯編語(yǔ)言的編

5、輯、編譯、調(diào)試，可動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)流向、實(shí)時(shí)捕捉數(shù)據(jù)、地址、 控制總線的各種信息，使調(diào)試過(guò)程極為生動(dòng)形象。1.2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成CP226計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、開(kāi)關(guān)電源、軟件三大部分組成。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上有寄存器組 R0-R3、運(yùn)算單元、累加器A、暫存器W、直通/左移/右移單元、地址寄存器、 程序計(jì)數(shù)器、堆棧、中斷源、輸入/輸出單元、存儲(chǔ)器單元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、組合邏輯控制器、擴(kuò)展單元、總線接口區(qū)、微動(dòng)開(kāi)關(guān)/指示燈、邏輯筆、脈沖源、管理單片機(jī)、24個(gè)按鍵、字符式 LCD、RS232 口。1.3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱、PC機(jī)、軟件三大部分組成。實(shí)驗(yàn)箱包含七個(gè)部分：

6、-! CCI Cl IM:j-、viu n-o 4 iA 戸 a 日 E f C-S bnfe 4, p n h .|f |i i yQ fr H S i bd trf卜廣/1上訃am| 1 1 Illi1!1 k I ( I L t5. 輸出通道：由散布于各處的數(shù)碼管、發(fā)光管和液晶顯示器組成。數(shù)碼管用于指示所在處寄存器的 值，發(fā)光管用于指示總線或標(biāo)志位狀態(tài)，液晶顯示器用于顯示鍵盤(pán)輸入、機(jī)器狀態(tài)和某些處理結(jié)果6. 總線：任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線：設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有DBUS字樣和指示燈。數(shù)據(jù)輸入通道：由下部左側(cè)的8位電鍵（K16k23）賦值，向右轉(zhuǎn)直

7、接連到插座 J3;向左連到輸入 鎖存器IN，然后連到插座 J2;再由8位扁平線把J2或J3同J1相連，使數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件。數(shù)據(jù)輸出通道：由數(shù)據(jù)處理部件的各部件產(chǎn)生數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)總線的（最上面部分）送到輸出鎖存器， 經(jīng)數(shù)碼管顯示。地址總線：設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有ABUS字樣和指示燈。地址總線上的信號(hào)是存儲(chǔ)器（EM）的地址，而這個(gè)地址在這個(gè) 經(jīng)典機(jī)模型中 總是由指令發(fā)出的，所以，ABUS只在PC、EM和MAR間存在?？刂瓶偩€：指令和微指令結(jié)構(gòu)譯碼的控制總線設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有IBUS字樣和指示燈。組合邏輯譯碼的控制總線沒(méi)有標(biāo)出， 但實(shí)際上也是這個(gè)通路 （因?yàn)閾軇?dòng)開(kāi)關(guān) KC保

8、證二者只有一個(gè) 工作）。247 模型機(jī)有24位控制位以控制寄存器的輸入、輸出，選擇運(yùn)算器的運(yùn)算功能，存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)。 位控制位分別介紹如下：+XRD :外部設(shè)備讀信號(hào)，當(dāng)給出了外設(shè)的地址后，輸出此信號(hào)，從指定外設(shè)讀數(shù)據(jù)。EMWR :程序存儲(chǔ)器 EM寫(xiě)信號(hào)。EMRD :程序存儲(chǔ)器 EM讀信號(hào)。PCOE:將程序計(jì)數(shù)器 PC的值送到地址總線 ABUS上。EMEN :將程序存儲(chǔ)器 EM 與數(shù)據(jù)總線 DBUS接通，由EMWR和EMRD決定是將 DBUS數(shù)據(jù)寫(xiě)到 EM中，還是從EM讀出數(shù)據(jù)送到 DBUS。IREN :將程序存儲(chǔ)器EM讀出的數(shù)據(jù)打入指令寄存器 IR和微指令計(jì)數(shù)器uPC。EINT :中斷返回時(shí)清

9、除中斷響應(yīng)和中斷請(qǐng)求標(biāo)志，便于下次中斷。ELP : PC打入允許，與指令寄存器的 IR3、IR2位結(jié)合，控制程序跳轉(zhuǎn)。MAREN :將數(shù)據(jù)總線 DBUS上數(shù)據(jù)打入地址寄存器 MAR。MAROE :將地址寄存器 MAR的值送到地址總線 ABUS上。OUTEN :將數(shù)據(jù)總線 DBUS上數(shù)據(jù)送到輸出端口寄存器 OUT里。STEN :將數(shù)據(jù)總線DBUS上數(shù)據(jù)存入堆棧寄存器 ST中。RRD :讀寄存器組 R0-R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。RWR :寫(xiě)寄存器組 R0-R3，寄存器R?的選擇由指令的最低兩位決定。CN :決定運(yùn)算器是否帶進(jìn)位移位，CN=1帶進(jìn)位，CN=0不帶進(jìn)位。FEN :將

10、標(biāo)志位存入ALU內(nèi)部的標(biāo)志寄存器。WEN :將數(shù)據(jù)總線 DBUS的值打入工作寄存器 W中。AEN :將數(shù)據(jù)總線DBUS的值打入累加器 A中。S?: S2、S1、S0三位組合決定 ALU做何種運(yùn)算。X? : X2、X1、X0三位組合來(lái)譯碼選擇將數(shù)據(jù)送到DBUS上的寄存器。實(shí)驗(yàn)箱基本操作1. 啟動(dòng)：打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)面的電源開(kāi)關(guān)，各數(shù)碼管顯示不同初值。2. 手動(dòng)模式：按一下實(shí)驗(yàn)箱的復(fù)位按鈕 （RST），然后按小鍵盤(pán)的（TV /ME ）鍵三次，液晶屏顯示“ hand 后進(jìn)入此模式。當(dāng)采用人工譯碼方式時(shí)，使用此工作模式。這時(shí)控制總線信號(hào)由人工用K0k15產(chǎn)生。數(shù)據(jù)總線的輸入值由人工用 K16k23產(chǎn)生，并

11、經(jīng)J3通過(guò)8位扁平線和J1進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件。3. 工作脈沖CP226實(shí)驗(yàn)儀的寄存器輸入輸出需要脈沖控制（即微程序控制的時(shí)序脈沖）。手動(dòng)操作時(shí)該脈沖控制信號(hào)是由實(shí)驗(yàn)儀的 CK脈沖產(chǎn)生的。本實(shí)驗(yàn)儀設(shè)置小鍵盤(pán)的STEP鍵作為CK脈沖的控制鍵。當(dāng)按下小鍵盤(pán)的STEP鍵CK脈沖由高變低（產(chǎn)生下降沿， CK信號(hào)呈亮t滅），根據(jù)控制信號(hào)選通某個(gè)寄存器； 放開(kāi)小鍵盤(pán)的 STEP鍵CK脈沖由低變高（即產(chǎn)生上升沿，CK信號(hào)呈滅t亮），數(shù)據(jù)打入選通的寄存器。4. 自動(dòng)模式：實(shí)驗(yàn)箱啟動(dòng)后或按一下 RST按鈕，進(jìn)入此模式。當(dāng)采用自動(dòng)譯碼方式時(shí)，使用此工作摸式。這時(shí)數(shù)據(jù)總線的輸入值應(yīng)該事先存入IN寄存器，供系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)自動(dòng)

12、讀取，即數(shù)據(jù)輸入路線為：由 IN寄存器的輸出產(chǎn)生，經(jīng) J2和8位扁平線從J1進(jìn)入數(shù)據(jù)處理 部件。具體操作待后續(xù)實(shí)驗(yàn)中介紹。1.4實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所用芯片型號(hào)名稱備注16V8PLD可編程邏輯器件低密度PLD器件74LS245三態(tài)輸出的總線收發(fā)器具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入 數(shù)據(jù)。74LS32四2輸入或門(mén)74LS574八D邊沿觸發(fā)觸發(fā)器（三態(tài)）74LS1383線8線譯碼器74LS08四2輸入與門(mén)74LS139兩個(gè)2線-4線譯碼器74LS161同步四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器6116RAM2K X 8位高速靜態(tài)CMOS隨機(jī)存取存儲(chǔ)器MAX232串口芯片RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片8253可編

13、程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1016PLD可編程邏輯器件高密度isp （在線可編程）PLD器件8255可編程并行I/O接口芯片有3個(gè)8位并行I/O 口CPLD （復(fù)雜可編程邏輯器件）主要是由可編LC4256VCPLD可編程邏輯器件程邏輯宏單兀（LMC , Logic Macro Cell ）圍繞中心的可編程互連矩陣單元組成實(shí)驗(yàn)一寄存器實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)要求】利用CP226實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的K16.K23開(kāi)關(guān)做為DBUS的數(shù)據(jù)，其它開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 累加器A，寄存器W?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私饽Ｐ蜋C(jī)中各種寄存器結(jié)構(gòu)、工作原理及其控制方法?！緦?shí)驗(yàn)涉及的電路及原理】寄存器的作用是用于保存數(shù)據(jù)的，因?yàn)槲覀兊哪Ｐ蜋C(jī)是 8位的

14、，因此在本模型機(jī)中大部寄存器是8位的，標(biāo)志位寄存器（Cy, Z）是二位的。用74HC574 （八D邊沿觸發(fā)觸發(fā)器（三態(tài)）來(lái)構(gòu)成寄存器。74HC574的功能如下:74HC5740CCLKD7D6D5D3D2D1DOzX22廠3CLKIDIQ2D2Q3D3QID4Q5D5Q6D方Q7D7Q8DSQ1918T71615U亙12171. 在CLK的上升沿將輸入端的數(shù)據(jù)打入到8個(gè)觸發(fā)器中2. 當(dāng)OC = 1時(shí)觸發(fā)器的輸出被關(guān)閉，當(dāng)OC=0時(shí)觸發(fā)器的輸出數(shù)據(jù)OCCLKQ7.Q0注釋1X高阻態(tài)OC為1時(shí)觸發(fā)器的輸出被關(guān)閉00Q7.Q0當(dāng)oc=o時(shí)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出01Q7.Q0當(dāng)時(shí)鐘為咼時(shí)，觸發(fā)器保持?jǐn)?shù)據(jù)不變

15、XD7.D0在CLK的上升沿將輸入端的數(shù)據(jù)打入到觸發(fā)器中【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1： A, W寄存器實(shí)驗(yàn)；AEN_/c CK_/6cCLK7JHC32474HC574-mo TDBUS6X DBUS3z DBUS4 DBUS3 DBUS2DBUS1 DBUSO1Q2Q3Q 4Q 5Q 5Q TQ 8Q寄存器A原理圖DBUS5 DBUsrDBUS3 DBUS2 DBUS1DBUSO i ocCLK-ID1Q-2D旳-3D3Q-4D4Q-5D5Q-6D百Q(mào)-7D7Q-8D8Q4IIC57419IsT7Tfi151312寄存器W原理圖連接線表:連接信號(hào)孔接入孔作用狀態(tài)說(shuō)明1J1座J3座將 K23-K16 接入

16、DBUS7:0實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菏謩?dòng)2AENK3選通A低電平有效3WENK4選通W低電平有效4CK已連ALU工作脈沖上升沿打入系統(tǒng)清零和手動(dòng)狀態(tài)設(shè)定：K23-K16開(kāi)關(guān)置零，按RST鈕，按TWME鍵三次，進(jìn)入Hand手動(dòng)狀態(tài)。(在后面實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖槭謩?dòng)的操作方法不再詳述.)將8AH寫(xiě)入A寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 8A HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:K4(WEN) K3(AEN)1 0按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 A的黃色選擇指示燈亮，表明選擇A寄存器。放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)8AH

17、被寫(xiě)入A寄存器。將66H寫(xiě)入 W 寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 6CHK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:K4(WEN) K3(AEN)0 1按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 W的黃色選擇指示燈亮，表明選擇W寄存器。放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)6CH被寫(xiě)入 W寄存器。江西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)_姓名 亠 _學(xué)號(hào):日期:課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室名稱先骕樓4607實(shí)驗(yàn)名稱頭驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)箱及寄存器實(shí)驗(yàn) A、W指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)原理、目的：實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容：1. 實(shí)驗(yàn)箱有哪些主要部件？2.

18、將57H寫(xiě)入A寄存器。K23K22K21K20K19K18K17K16K4(WEN)K3(AEN)3將0A8H寫(xiě)入W寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16K4(WEN)K3(AEN)思考與解答1. 按住STEP脈沖鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)箱中有什么變化）2. 放開(kāi)STEP鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)箱中有什么變化）3. 數(shù)據(jù)是在什么時(shí)候被打入寄存器的？實(shí)驗(yàn)二數(shù)據(jù)寄存器組R0.R3 , MAR , ST, OUT 實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)要求】利用CP226實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的K16.K23開(kāi)關(guān)做為DBUS的數(shù)據(jù)，其它開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 寄存器，數(shù)據(jù)寄存器組 R0.R3，地址寄存器 MAR，堆棧寄存器 ST

19、，輸出寄存器 OUT?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹苛私饽Ｐ蜋C(jī)中各種寄存器結(jié)構(gòu)、工作原理及其控制方法?！緦?shí)驗(yàn)涉及的電路及原理】實(shí)驗(yàn)1: R0，R1，R2，R3寄存器實(shí)驗(yàn)A74HEE：班口強(qiáng)11 啤洌寄存器R原理圖連接線表連接信號(hào)孔接入孔作用狀態(tài)說(shuō)明1J1座J3座將 K23-K16 接入 DBUS7:0實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菏謩?dòng)2RRDK11寄存器組讀使能低電平有效3RWRK10寄存器組寫(xiě)使能低電平有效4SBK1寄存器選擇B5SAK0寄存器選擇A6CK已連寄存器工作脈沖上升沿打入7D7.D0L7.L0觀察寄存器數(shù)據(jù)輸出將11H寫(xiě)入R0寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān)K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) AAHK23K22K21

20、K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1000按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R0的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)AAH 被寫(xiě)入R0寄存器。將29H寫(xiě)入R1寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 29HK23K22K21K20K19K18K17K16R0寄存器。放K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1001置控制信號(hào)為:按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R1的黃色選擇指示燈亮，表明擇R1寄存器。放開(kāi)STEP鍵，C

21、K由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)29H被寫(xiě)入R1將63H寫(xiě)入R2寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 63HK23K22K21K20K19K18K17K16寄存器。K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1010置控制信號(hào)為:按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R2的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)63H被寫(xiě)入R2寄存器。將44H寫(xiě)入R3寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 44HK23K22K21K20K19K18K17K16R2寄存器。放K11(RRD)K1

22、0(RWR)K1(SB)K0(SA)1011置控制信號(hào)為:按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R3的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)44H被寫(xiě)入R3寄存器。R3寄存器。放實(shí)驗(yàn)2: MAR地址寄存器，ST堆棧寄存器,OUT輸出寄存器讀R0寄存器K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 00為:這時(shí)寄存器R0的紅色輸出指示燈亮，R0 00010001.將 K11(RRD)置為 1，關(guān)閉 R0 讀R1寄存器置控制信號(hào)為：寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。寄存器輸出。此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB

23、)K0(SA)01 01為:這時(shí)寄存器R1的紅色輸出指示燈亮，R1寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。00100010.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R1寄存器輸出。讀R2寄存器置控制信號(hào)為：此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 10為:這時(shí)寄存器R2的紅色輸出指示燈亮，R2寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。00110011.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R2寄存器輸出。讀R3寄存器置控制信號(hào)為：此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 11置控制信號(hào)為:此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7. LO這時(shí)寄存器R3的紅色輸出

24、指示燈亮，R3寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。為:01000100.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R3寄存器輸出。CLKIDIQ2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7Q8D殂74HC576789TF-19/-18 n m 1514B11 ABUS7ABUS6ABUS5/XBUS4ABUS3ABUS2 ABUS1 7ABUS0 寄存器MAR原理圖R0寄存器。放寄存器。R2寄存器。放R3寄存器。放將11H寫(xiě)入R0寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān)K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) AAHK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0

25、(SA)1000按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R0的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)AAH 被寫(xiě)入R0寄存器。將29H寫(xiě)入R1寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 29HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1001按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R1的黃色選擇指示燈亮，表明擇R1寄存器。放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)29H被寫(xiě)入R1將63H寫(xiě)入R2寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBU

26、S7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 63HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1010按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R2的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)63H被寫(xiě)入R2寄存器。將44H寫(xiě)入R3寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 44HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1011按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 R3的黃色選擇指示燈亮，

27、表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)44H被寫(xiě)入R3寄存器。讀R0寄存器K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 00為:這時(shí)寄存器R0的紅色輸出指示燈亮，R0 00010001.將 K11(RRD)置為 1，關(guān)閉 R0 讀R1寄存器置控制信號(hào)為：寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。寄存器輸出。此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 01為:這時(shí)寄存器R1的紅色輸出指示燈亮，R1寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。00100010.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R1寄存器輸出。讀R2寄存器置控制信號(hào)為：此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈

28、L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 10為:這時(shí)寄存器R2的紅色輸出指示燈亮，R2寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。00110011.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R2寄存器輸出。讀R3寄存器置控制信號(hào)為：此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7.L0K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)01 11置控制信號(hào)為:此時(shí)數(shù)據(jù)總線指示燈L7. LO這時(shí)寄存器R3的紅色輸出指示燈亮，R3寄存器的數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線。為:實(shí)驗(yàn)3: MAR地址寄存器，ST堆棧寄存器,OUT輸出寄存器01000100.將K11(RRD)置為1， 關(guān)閉R3寄存器輸出。CLKIDIQ2D2Q3D3Q4

29、D4Q5D5Q6D6Q7D7Q8D殂74HC576789TF-19/-18 n m 1514B11 ABUS7ABUS6ABUS5/XBUS4ABUS3ABUS2 ABUS1 7ABUS0 寄存器MAR原理圖計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)19CK DBUS?/ DBUS6A/? DBUS5；DBUS4Z DBUS3/5678OCCLID2D3DJD5D6D7D&DQQQQQQQQ V* i 4 1- 6 7 &17T&遼17TT1274HC57J寄存器ST原理圖OUTEN74HC32DBUSO 2345百7 8CLKIDIQ2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7Q3D8Q74HC574191817

30、z1615/14X13_ /120UT7 0UT6 OUT? 0UT4 0Ul3 OUT2OUT1 OUTO19寄存器OUT原理圖連接線表連接信號(hào)孔接入孔作用狀態(tài)說(shuō)明1J2座J3座將 K23-16 接入 DBU7:0實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菏謩?dòng)2MAROEK14MAR地址輸出使能低電平有效3MARENK15MAR寄存器寫(xiě)使能低電平有效4STENK12ST寄存器寫(xiě)使能低電平有效5OUTENK13OUT寄存器寫(xiě)使能低電平有效6CK已連寄存器工作脈沖上升沿打入將72H寫(xiě)入MAF寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 72HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為:

31、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)36K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OUTEN)K12(STEN)0011按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 MAR的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)72H被寫(xiě)入MAR寄存器。MAR寄存器。K14(MAR0E)為0, MAR寄存器中的地址輸出，MAR 紅色輸出指示燈亮。將K14(MAR0E)置為1,關(guān)閉 MAR 輸出。將34H寫(xiě)入ST寄器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 34HK23K22K21K20K19K18K17K16K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OU

32、TEN)K12(STEN)1110置控制信號(hào)為:ST寄存器。放K23K22K21K20K19K18K17K16置控制信號(hào)為：K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OUTEN)K12(STEN)1101按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 ST的黃色選擇指示燈亮，表明選擇 開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)34H被寫(xiě)入ST寄存器。將56H寫(xiě)入OUT寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 56H按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器OUT的黃色選擇指示燈亮， 表明選擇放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)56H被寫(xiě)入O

33、UT寄存器。OUT寄存器。江西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)_姓名 亠 _ 學(xué)號(hào):日期:課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室名稱先骕樓4607實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)二 數(shù)據(jù)寄存器組R0.R3, MAR , ST, OUT實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)原理、目的：實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容：1將57H寫(xiě)入R0寄存器。K23K22K21K20K19K18K17K16 K11(RRD) KIO(RWR) K1(SB) KO(SA)2 .將0A8H寫(xiě)入 R3寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16 K11(RRD) K10(RWR) K1(SB) K0(SA)3. 讀R0寄存器控制信號(hào)為：4. 讀R0寄存器控制信號(hào)為：

34、5.將27H寫(xiě)入 MAF寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16 K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OUTEN)K12(STEN)6.將72H寫(xiě)入ST寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16 K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OUTEN)K12(STEN)5.將DBH寫(xiě)入 OUT寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16 K15(MAREN)K14(MAROE)K13(OUTEN)K12(STEN)思考與解答按住STEP脈沖鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)箱中有什么變化） 放開(kāi)STEP鍵實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？（實(shí)驗(yàn)箱中有什么變化） 數(shù)據(jù)是在什么時(shí)候被打

35、入寄存器的？R0,R1,R2,R3能同時(shí)輸入數(shù)據(jù)嗎？MAR, ST, OUT能同時(shí)輸入數(shù)據(jù)嗎？你試一試。實(shí)驗(yàn)三運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)要求】1利用CP226實(shí)驗(yàn)儀的K16.K23開(kāi)關(guān)做為DBUS數(shù)據(jù)，其它開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)累加器A和工作寄存器 W，并用開(kāi)關(guān)控制 ALU的運(yùn)算方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器的功能。2、利用CP226實(shí)驗(yàn)儀的開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào)，將指定寄存器的內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線DBUS上?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 了解模型機(jī)中算術(shù)、邏輯運(yùn)算單元的控制方法?！緦?shí)驗(yàn)涉及的電路及原理】1運(yùn)算器CP226中的運(yùn)算器由一片 CPLD實(shí)現(xiàn)，有8種運(yùn)算，通過(guò)S2，S1，S0來(lái)選擇，運(yùn)算數(shù)據(jù)由寄存器A及寄存器 W給出，運(yùn)算結(jié)果

36、輸出到直通門(mén)D。S2S1S0功能000A+W加001A-W減010A|W或011A & W與100A+W+C帶進(jìn)位加101A-W-C帶進(jìn)位減110AA取反111A輸出A連接表連接信號(hào)孔接入孔作用狀態(tài)說(shuō)明1J1座J3將K23-K16接入DBUS7:0實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菏謩?dòng)2S0K0運(yùn)算器功能選擇3S1K1運(yùn)算器功能選擇4S2K2運(yùn)算器功能選擇5AENK3選通A低電平有效6WENK4選W低電平有效7Cy INK5運(yùn)算器進(jìn)位輸入8CK已連ALU工作脈沖上升沿打入【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】將55H寫(xiě)入A寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān)K23-K16 用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)55HK23K22K21K20K19K18K17K16

37、置控制信號(hào)為:K5(Cy IN)K4(WEN)K3(AEN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)010000按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 A的黃色選擇指示燈亮，表明選擇A寄存器。放開(kāi)STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)55H被寫(xiě)入A寄存器。將33H寫(xiě)入 W寄存器二進(jìn)制開(kāi)關(guān) K23-K16用于DBUS7:0的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù) 33HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信-號(hào)為：K5(CyIN) K4(WEN)K3(AEN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)001000按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時(shí)寄存器 W的黃色選擇指示燈亮，表明選 W寄存器

38、。放開(kāi)STEP 鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個(gè)上升沿，數(shù)據(jù)33H被寫(xiě)入 W寄存器。置下表的控制信號(hào)，檢驗(yàn)運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果，并填寫(xiě)下表：K5(Cy IN)K2(S2)K1(S1)K0(S0) 結(jié)果(直通門(mén)D)功能X000X001X010X0110100110001011101X110X111江西師范大學(xué)計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告專業(yè)_姓名_ 學(xué)號(hào):日期：實(shí)驗(yàn)室名稱實(shí)驗(yàn)三運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)成績(jī)先骕樓4607課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)名稱指導(dǎo)教師實(shí)驗(yàn)原理、目的:實(shí)驗(yàn)和內(nèi)容：1將你的學(xué)號(hào)的后兩位數(shù)X2寫(xiě)入A寄存器。K23K22K21K20K19K18K17K16K11(we n)K10(ae n)K1(SB)

39、 K0(SA)2 .將037H寫(xiě)入 W寄存器K23K22K21K20K19K18K17K16K11(RRD)K10(WEN) K1(AFN) K0(SA)3.實(shí)現(xiàn)下表中的運(yùn)算控制，并記錄.功能K5(Cy IN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)結(jié)果（直通門(mén)D）A+W加A-W減A|W或A& W與A+W+C帶進(jìn)位加A-W-C帶進(jìn)位減AA取反A輸出A思考與解答運(yùn)算器在加上控制信號(hào)及數(shù)據(jù) (A,W)后，得到結(jié)果需不需要提供時(shí)鐘信號(hào)?該運(yùn)算器能做乘法運(yùn)算嗎？你有什么方案?實(shí)驗(yàn)四數(shù)據(jù)輸出及移位實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)要求】1利用CP226實(shí)驗(yàn)儀的K16.K23開(kāi)關(guān)做為DBUS數(shù)據(jù)，其它開(kāi)關(guān)做為控制信號(hào) 將指定寄存器的

40、內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線DBUS上?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?了解模型機(jī)中多寄存器接數(shù)據(jù)總線的實(shí)現(xiàn)原理。2、了解運(yùn)算器中移位功能的實(shí)現(xiàn)方法?！緦?shí)驗(yàn)涉及的電路及原理】1數(shù)據(jù)輸出及移位CP226中有7個(gè)寄存器可以向數(shù)據(jù)總線輸出數(shù)據(jù)，但在某一特定時(shí)刻只能有一個(gè)寄存器輸出數(shù)據(jù),由X2，X1，X0決定那一個(gè)寄存器輸出數(shù)據(jù)。231VCCAYOBY1CY2Y3Y4eTY5E2Y6E3Y774HC1386 14；13X/vT7:10/or15IN_OJ :A_OES1OEPtfOED OER OEL OE 數(shù)據(jù)輸出選擇器原理圖X0X1X0輸出寄存存器000IN OE外部輸入門(mén)001IA OE中斷向量010ST OE堆棧寄存器01

41、1PC OEPC寄存器100D OE直通門(mén)101R OE右移門(mén)110L OE左移門(mén)111沒(méi)有輸出連接線表連接信號(hào)孔接入孔作用狀態(tài)說(shuō)明1J1座J3座將K23-K16接入DBUS7:0實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑菏謩?dòng)2X0K5寄存器輸出選擇3X1K6寄存器輸出選擇4X2K7寄存器輸出選擇5AENK3選通A低電平有效6CNK9移位是否帶進(jìn)位0:不帶進(jìn)位1:帶進(jìn)位7Cy INK8移位進(jìn)位輸入8S2K2運(yùn)算器功能選擇9S1K1運(yùn)算器功能選擇10SOKO運(yùn)算器功能選擇11CK已連ALU工作脈沖上升沿打入12D0-D7L0-L7觀察寄存器數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)總線接口f連接顯示單元【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)驗(yàn)1:數(shù)據(jù)輸出實(shí)驗(yàn)置下表的控制信號(hào)，檢驗(yàn)

42、輸出結(jié)果X2X1X0指示燈（紅色）選通數(shù)據(jù)總線000001010011100101110111實(shí)驗(yàn)2 :移位實(shí)驗(yàn)一一T ALU5 -J1H7 rU2)三 1VCU9T rACA1A2加A4AJ常7JUC24S POE /ALU直接輸出和零標(biāo)志位產(chǎn)生原理圖ALU6AL75ALU4ALU3ALC274HC0S ALU13 ALU0J477LOEA0B0A1B1A2B2A3B3A4E4A5B5A6B6A7E7EDIR_4HC24515T716 nTT亙T7T7；DBUS7DBUS6DBUS5DBUS4 DBUS3DBUS2DBUS1 :DBUSO ALU左移輸出原理圖74HC0S ALU6 CALU5_ .UU4 _ -MU3ALU2(ALU119vccTROEAOB0AlB1AlB2A3B3A4B4腫B5Aj6B6A7B7DIRDBUS：DBUS6dbusTDBUS4DBUS5DBYS2DBUS1DBUSO74HC245ALU右移輸出原理圖直通門(mén)將