計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)Vnew

２１-目錄第1篇概述 １第2篇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 4實(shí)驗(yàn)1運(yùn)算器算術(shù)邏輯運(yùn)算 4實(shí)驗(yàn)2運(yùn)算器進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn) 7實(shí)驗(yàn)3運(yùn)算器移位控制實(shí)驗(yàn) 8實(shí)驗(yàn)4存儲(chǔ)器讀/寫實(shí)驗(yàn) 10實(shí)驗(yàn)5總線數(shù)據(jù)傳送控制實(shí)驗(yàn) 12實(shí)驗(yàn)六控制器實(shí)驗(yàn)一（微碼裝入與執(zhí)行） 14實(shí)驗(yàn)7控制器實(shí)驗(yàn)二（簡單模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)） 18實(shí)驗(yàn)8帶移位功能的模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 24實(shí)驗(yàn)9具有中斷功能的模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 29實(shí)驗(yàn)10復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 35第3篇附錄 45附錄1指令系統(tǒng) 45附錄2系統(tǒng)硬件構(gòu)成 52附錄3上位機(jī)軟件操作 78附錄4芯片資料 88第1篇概述1系統(tǒng)的功能特點(diǎn)該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要是為配合《計(jì)算機(jī)組成原理》、《計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》課程的教學(xué)而研制的，具有如下特點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)儀硬件主要由微過程控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、寄存器、中斷向量、地址、指令譯碼、輸入輸出及總線各單元電路組成；實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將各單元之間有關(guān)的信號(hào)線進(jìn)行連接即可；具有接線錯(cuò)誤診斷功能。實(shí)驗(yàn)儀具有8位指令系統(tǒng)，24位微指令格式，提供了Windows軟件支持，通過采集實(shí)驗(yàn)儀各單元的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)，使上位機(jī)（PC機(jī)）實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)驗(yàn)儀的指令運(yùn)行過程、數(shù)據(jù)流向、信號(hào)狀態(tài)和時(shí)序波形等，并可在界面上設(shè)置、修改、下裝指令碼和微指令碼，從而對下位機(jī)（實(shí)驗(yàn)儀）的工作進(jìn)行單步、連續(xù)及快慢執(zhí)行的控制。還可以在仿真方式下，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀的操作過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果狀態(tài)分析。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書提供了循序漸進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。首先是在脫機(jī)方式下用手動(dòng)開關(guān)給出控制信號(hào)，控制運(yùn)算器、寄存器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出各單元的運(yùn)行，通過觀察數(shù)據(jù)燈、地址燈和狀態(tài)燈了解運(yùn)行情況，使學(xué)生分別理解各單元的工作原理。然后在聯(lián)機(jī)方式下，由少至多地進(jìn)行指令類型設(shè)置，最終掌握整機(jī)部件的工作原理。實(shí)驗(yàn)儀具有中斷響應(yīng)、中斷允許、中斷禁止和中斷向量的讀入等中斷處理控制功能。實(shí)驗(yàn)儀可選擇配置CPLD芯片，應(yīng)用EDA設(shè)計(jì)環(huán)境對硬件電路單元進(jìn)行設(shè)計(jì)編程，下載到CPLD芯片，通過連接線來取代實(shí)驗(yàn)儀上的某個(gè)單元電路，這樣可以培養(yǎng)學(xué)生的硬件設(shè)計(jì)能力。2技術(shù)指標(biāo)機(jī)器字長為8位。即運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、寄存器和數(shù)據(jù)總線均為8位，地址總線也是8位。指令條數(shù)為28條。指令字長8位，其中基本操作碼4位，即當(dāng)寄存器地址為兩個(gè)時(shí)，這些指令操作碼為4位，源寄存器地址2位，目標(biāo)寄存器地址2位，而當(dāng)寄存器地址為單個(gè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)指令操作碼的擴(kuò)展，這些指令操作碼為6位，寄存器地址2位。指令尋址方式有直接尋址、間接尋址、變址尋址、相對尋址。指令類型有傳送指令、算術(shù)邏輯運(yùn)算指令、條件轉(zhuǎn)移和無條件轉(zhuǎn)移指令、輸入/輸出指令、調(diào)用子程序指令、返回指令、停機(jī)指令。還可以根據(jù)硬件組成自己設(shè)計(jì)各種指令。采用6116RAM芯片作為指令主存。使用低8位地址尋址，256個(gè)字節(jié)單元存放用戶程序和數(shù)據(jù)，可在RAM中設(shè)置堆棧區(qū)，由堆棧指針SP指向。由二片74LS181芯片串聯(lián)形成8位算術(shù)和邏輯運(yùn)算器，再由74LS299組成移位運(yùn)算器，并由GAL芯片組成進(jìn)位控制和判零電路。由4片74LS374組成4個(gè)8位的通用寄存器，其中R3可做為堆棧指針SP，R2可做為變址寄存器SI。微控制存儲(chǔ)器由3片2816EEPROM組成，容量為12824位，可存放128條指令?？卮嬷械奈⒅噶羁筛鶕?jù)指令的功能及微指令的格式自行設(shè)計(jì)。指令的輸入可通過下位機(jī)上的手動(dòng)單元撥動(dòng)輸入，也可在上位機(jī)的軟件界面內(nèi)輸入或修改并下裝到實(shí)驗(yàn)儀上。實(shí)驗(yàn)儀上的時(shí)鐘產(chǎn)生電路產(chǎn)生300HZ左右的時(shí)鐘信號(hào)及T1、T2、T3、T4時(shí)鐘周期，以提供整個(gè)實(shí)驗(yàn)儀電路的時(shí)序所需。在執(zhí)行指令和微指令期間，上位機(jī)界面可實(shí)時(shí)顯示整機(jī)所有的控制信號(hào)時(shí)序狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)儀上提供了指令地址燈（8位）、控制信號(hào)開關(guān)及燈18個(gè)、數(shù)據(jù)總線燈（8位）、微地址燈（7位）、微指令燈（24位）。第2篇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)1運(yùn)算器算術(shù)邏輯運(yùn)算1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握運(yùn)算器的簡單數(shù)據(jù)傳送通路；（2）驗(yàn)證運(yùn)算器功能發(fā)生器（74LS181）的運(yùn)算功能。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1-1所示。其中運(yùn)算器單元（ALUUNIT）的兩個(gè)暫存器DA1和DA2的數(shù)據(jù)輸入端已由暗線連接至總線（BUSUNIT）的D7～D0，兩片74LS181的輸出通過三態(tài)緩沖器74LS245，由排針短路器引出到總線，數(shù)據(jù)開關(guān)輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）經(jīng)排線短路器接至總線，以撥入或輸出數(shù)據(jù)D7～D0。其它相關(guān)的各種控制信號(hào)可直接從手動(dòng)單元（MANUALUNIT）控制。實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)從總線上分別打入暫存器DA1和DA2（先下后上撥動(dòng)一下），在控制信號(hào)S0、S1、S2、S3、M、Ci作用下產(chǎn)生不同的運(yùn)算結(jié)果送至總線，由總線指示燈顯示輸出。注意：各控制信號(hào)的開關(guān)順序和互斥撥入，若同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的總線控制信號(hào)有效，則報(bào)警單元會(huì)響鈴報(bào)警；本實(shí)驗(yàn)中，和信號(hào)均有效時(shí)，結(jié)果不影響標(biāo)志位。運(yùn)算器核心部件74LS181功能表如表1-1所示：表1-174LS181功能表選擇有效的輸入輸出數(shù)據(jù)S1S2S3S4M＝H邏輯功能M＝L算術(shù)運(yùn)算(無進(jìn)位)(有進(jìn)位)LLLLLLLHLLHLLLHH減1（2的補(bǔ)碼）LHLLLHLHLHHLLHHHHLLLHLLHHLHLHLHHHHLLHHLHHHHLHHHH4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）熟悉實(shí)驗(yàn)儀的各個(gè)單元分布情況。（2）連接實(shí)驗(yàn)線路。本實(shí)驗(yàn)需要連接三個(gè)單元：INPUT、ALU、MANUAL,在電源斷開的情況下，將需要的相同標(biāo)號(hào)的插針用排線連接，注意排線的顏色必須兩邊一致，輸入單元必須有接地線路（Ai=0），仔細(xì)檢查接線無誤后，再接通電源。（3）通過手動(dòng)開關(guān)向DA1和DA2置數(shù)。具體操作步驟如圖1-2：撥控制信號(hào)為初始狀態(tài)撥控制信號(hào)為初始狀態(tài)B－DA1＝B－DA2＝1撥INPUT數(shù)據(jù)開關(guān)（8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)）撥控制信號(hào)撥控制信號(hào)B－DA1＝B－DA2＝1撥INPUT數(shù)據(jù)開關(guān)（8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)）撥控制信號(hào)撥控制信號(hào)S3~S0、Mi、檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果撥控制信號(hào)B－DA1＝1B－DA2＝圖1-2操作流程圖（4）撥入控制信號(hào)S3～S0、M、Ci的值，選擇74LS181功能，并置總線控制信號(hào)，，觀察并記錄總線上的顯示燈，驗(yàn)證74LS181的算術(shù)和邏輯運(yùn)算是否正確（燈亮表示“1”，燈滅表示“0”）。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）置數(shù)DA1=65H，DA2=0A7H，改變控制信號(hào)S3～S0、Mi、的值，觀察運(yùn)算器的輸出結(jié)果，記錄到下表中，并與表1-1比較分析，得出結(jié)論。（2）思考題：若想要驗(yàn)證向DA1或者DA2中輸入的數(shù)據(jù)是否正確，如何實(shí)現(xiàn)？表1-1算邏運(yùn)算表DA1DA2S3～S0M=0(算術(shù)運(yùn)算)M=1(邏輯運(yùn)算)(無進(jìn)位)(有進(jìn)位)65H0A7H0000F=()F=()F=()65H0A7H0001F=()F=()F=()65H0A7H0010F=()F=()F=()65H0A7H0011F=()F=()F=()65H0A7H0100F=()F=()F=()65H0A7H0101F=()F=()F=()65H0A7H0110F=()F=()F=()65H0A7H0111F=()F=()F=()65H0A7H1000F=()F=()F=()65H0A7H1001F=()F=()F=()65H0A7H1010F=()F=()F=()65H0A7H1011F=()F=()F=()65H0A7H1100F=()F=()F=()65H0A7H1101F=()F=()F=()65H0A7H1111F=()F=()F=()實(shí)驗(yàn)2運(yùn)算器進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)運(yùn)算器功能發(fā)生器（74LS181）的功能；(2)按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理有關(guān)進(jìn)位表示FC和結(jié)果為零標(biāo)志FZ的置位和清零的原理，請參見附錄中的原理介紹。本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上，增加進(jìn)位控制部分，主要通過控制和信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)或時(shí)，算術(shù)運(yùn)算影響FC和FZ；當(dāng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算（M=1）時(shí)，清FC；通過MANUALUNIT中的開關(guān)的總清（1→0→1），也可以使FC和FZ清零。本實(shí)驗(yàn)的連線在實(shí)驗(yàn)一基礎(chǔ)上,增加和信號(hào)的連線(同樣從MANUALUNIT的開關(guān)引入到ALUUNIT),另外要將T4時(shí)鐘信號(hào)從CLOCKUNIT時(shí)鐘單元連接到微控制器單元MAINCONTORLUNIT的T4（MAINCONTROLUNIT的T1～T4已連接到其它各單元所需的T1～T4,,或者將CLOCKUNIT單元的KK2信號(hào)連接到MAINCONTROLUNIT的T4上（此時(shí)按KK控制開關(guān)有效）。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按照實(shí)驗(yàn)原理自行設(shè)計(jì)并連接線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。（2）將FC和FZ標(biāo)志清零：撥開關(guān)1→0→1。（3）置控制信號(hào)（影響進(jìn)位并帶進(jìn)位）或（影響進(jìn)位不帶進(jìn)位），Ci=1。（4）用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)向DA1和DA2置數(shù)：具體操作步驟見實(shí)驗(yàn)一。（5）置控制信號(hào)，，選擇74LS181的功能為：F=A加B，此時(shí)總線顯示燈上的數(shù)據(jù)為DA1加DA2的和。若是，則表示帶當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)行加法運(yùn)算；若，則表示不帶當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)行加法運(yùn)算。（6）按動(dòng)開關(guān)START或KK，產(chǎn)生本次加法結(jié)果的標(biāo)志FC或FZ（燈亮表示“1”，燈滅表示“0”）。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）實(shí)驗(yàn)并記錄5BH+0AH+FC的結(jié)果和標(biāo)志。（2）實(shí)驗(yàn)并記錄5BH0AH的結(jié)果和標(biāo)志。（3）實(shí)驗(yàn)并記錄0FH+32H+FC的結(jié)果和標(biāo)志。（4）實(shí)驗(yàn)并記錄12F0H+7C32H的結(jié)果和標(biāo)志，寫出操作流程。實(shí)驗(yàn)3運(yùn)算器移位控制實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證運(yùn)算器的移位控制功能2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理移位運(yùn)算的原理圖參見附錄2中的圖2－4控制電路。本實(shí)驗(yàn)涉及的單元有：ALUUNIT、MANUALUNIT、CLOCKUNIT及MAINCONTROLUNIT。移位器74LS299的數(shù)據(jù)輸入/輸出端以排針短路器方式和總線相連，其控制信號(hào)、Mi、S1、S0均要從手動(dòng)單元MANUALUNIT引入，也從手動(dòng)單元MANUALUNIT中引入，接地GND。本實(shí)驗(yàn)中為便于總線數(shù)據(jù)的暫存操作，ALUUNIT的B-DA1和B-DA2要分開接線，例如B-DA2引腳接和前面一樣接到MANUALUNIT的B-DA2，B-DA1引腳接到CLOCKUNIT中的KK2上，這樣可以利用KK產(chǎn)生的脈沖將總線上的數(shù)據(jù)輸入給DA1，實(shí)驗(yàn)其它時(shí)序信號(hào)由CLOCKUNIT和MAINCONTROLUNIT的T4完成。各控制信號(hào)的組合功能如表3-1表3-1控制信號(hào)功能S1S0M74LS299操作000任意保持0100循環(huán)右移0101帶進(jìn)位循環(huán)右移0010循環(huán)左移0011帶進(jìn)位循環(huán)左移任意11任意裝數(shù)4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：ALUUNIT的B-DA1連接CLOCKUNIT中的KK2；ALUUNIT的B-DA2連接MANUALUNIT的B-DA2（反之亦可）；CLOCKUNIT的T4接MAINCONTROLUNIT的T4，其余需要的信號(hào)同實(shí)驗(yàn)二連接。（2）從總線向移位器299直接置數(shù)：①撥動(dòng)輸入數(shù)據(jù)開關(guān)為要置的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；②置控制信號(hào)，Ai=0（數(shù)據(jù)進(jìn)入總線）；③撥動(dòng)S1S0開關(guān)=11，按動(dòng)一次START鍵，產(chǎn)生T4脈沖，將數(shù)據(jù)置入移位器299。（3）求兩數(shù)之和后再置入299：①置數(shù)：，按KK將總線上的數(shù)存入DA1，修改總線數(shù)據(jù)，上下?lián)軇?dòng)B-DA2將數(shù)據(jù)置入DA2；②求和：置S3S2S1S0MCi=100101（即F=A加B算術(shù)運(yùn)算），，，置，按動(dòng)START鍵一次，如果有進(jìn)位Cy燈亮；③將和數(shù)暫存DA1：此時(shí)總線上顯示的是兩數(shù)之和，置，按KK鍵一次，將總線上的和數(shù)暫存DA1；④和數(shù)裝入299：置S3S2S1S0MCi=111100（即F=A運(yùn)算，DA1保存的數(shù)據(jù)顯示在總線上，剛好S1S0開關(guān)=11），按動(dòng)START鍵一次。（4）移位：參照移位菜單，改變、M、S1、S0的值，按動(dòng)START鍵，觀察總線顯示燈，記錄移位結(jié)果。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）將數(shù)據(jù)0B6H進(jìn)行各種移位并記錄結(jié)果和標(biāo)志，分析結(jié)果是否正確。（2）將數(shù)據(jù)79H進(jìn)行各種移位并記錄結(jié)果和標(biāo)志，分析結(jié)果是否正確。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，實(shí)現(xiàn)將0B6H+79H的和進(jìn)行帶進(jìn)位循環(huán)左移的功能，畫出接線圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟。（4）思考是否能實(shí)現(xiàn)雙字節(jié)的循環(huán)移位？若能，寫出你的實(shí)驗(yàn)方案（電路、邊線和步驟）；若不能，說出你的理由。實(shí)驗(yàn)4存儲(chǔ)器讀/寫實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握主存儲(chǔ)器的構(gòu)成和工作特性；（2）掌握讀或?qū)懼鞔鎯?chǔ)器的方法。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)涉及的電路有存儲(chǔ)器單元（MEMUNIT）、時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）、手動(dòng)單元（MANUALUNIT）、地址單元（ADDRESSUNIT）、輸入/輸出單元（OUTPUT/INPUTUNIT）等。在脫機(jī)方式下，各單元的大部分控制信號(hào)都由MANUALUNIT的開關(guān)直接控制。例如，存儲(chǔ)器單元的信號(hào)和信號(hào)由MANUALUNIT的和開關(guān)控制，表示讀存儲(chǔ)器，表示寫存儲(chǔ)器。由于MANUALUNIT中每個(gè)開關(guān)的結(jié)構(gòu)都一樣且彼此獨(dú)立，如果某控制信號(hào)在MANUALUNIT中沒有同名的開關(guān)與它對應(yīng)，也可以用其他的開關(guān)代替。其連接原理圖如圖4-1所示。本實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生存儲(chǔ)器讀寫地址的方法是：由輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）直接把要讀寫的存儲(chǔ)器地址打入地址寄存器AR中。先撥輸入開關(guān)D7～D0，并使和Ai=0，將存儲(chǔ)器讀寫地址送到總線。B-AR是給AR存數(shù)據(jù)的控制信號(hào)，低脈沖值有效（），將總線上的數(shù)據(jù)被寫入AR；當(dāng)B-AR沒有脈沖時(shí)，AR（74LS273）的輸入端就被鎖住，其輸入端的改變將不能影響到它的輸出值。寫存儲(chǔ)器的方法是：先送存儲(chǔ)器地址，由輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）將地址打入總線，并鎖存在地址存儲(chǔ)器AR中，再設(shè)置存儲(chǔ)器為寫狀態(tài)（Yy-Z02實(shí)驗(yàn)儀上存儲(chǔ)器芯片6116的恒接地），將數(shù)據(jù)寫入指定地址的存儲(chǔ)器單元內(nèi)，置存儲(chǔ)器寫信號(hào)，撤消其他控制信號(hào)。數(shù)據(jù)在輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）上顯示的方法是：置，Ai=0將要顯示的總線數(shù)據(jù)送到發(fā)光管顯示（Ai為OUTPUT/INPUTUNIT的線選地址）。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按照圖4-1原理自行設(shè)計(jì)并連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。（2）置存儲(chǔ)器地址：按照圖4-2的操作順序撥動(dòng)開關(guān)。（3）置存儲(chǔ)器內(nèi)容。（4）依次在輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）顯示存儲(chǔ)器單元的地址和內(nèi)容。置控制信號(hào)為初始值：置控制信號(hào)為初始值：,,，B－AR＝0撥INPUT的數(shù)據(jù)開關(guān)（8位二進(jìn)制地址）將地址送上總線,Ai=0,打開地址寄存器，B－AR＝撥輸入端控制信號(hào)：依上述做法，將寄存器地址送入地址寄存器將數(shù)據(jù)送上總線,置寫寄存器信號(hào)，數(shù)據(jù)寫入撥撥INPUT的數(shù)據(jù)開關(guān)（8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)）置讀寄存器信號(hào)，將寄存器單元內(nèi)容送上總線置,Ai=0,OUTPUT發(fā)光管顯示存儲(chǔ)器讀出的數(shù)據(jù)圖4－2存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)的操作流程5.實(shí)驗(yàn)要求（1）依次向三個(gè)存儲(chǔ)器單元（01H、02H、03H）中分別寫入數(shù)據(jù)（81H、6EH、2CH），并分別顯示輸出。（2）思考：把地址和數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器的操作有什么不同，為什么？實(shí)驗(yàn)5總線數(shù)據(jù)傳送控制實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）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。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理總線是在計(jì)算機(jī)各部件之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)傳送功能的公用信息線。本實(shí)驗(yàn)涉及的電路有寄存器單元（REGUNIT）、時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）、手動(dòng)單元（MANUALUNIT）、運(yùn)算器單元（ALUUNIT）、輸入/輸出單元（OUTPUT/INPUTUNIT）等，存儲(chǔ)器、寄存器、輸入/輸出單元等互相之間都不是直接相連的，而是分別掛到總線上，通過總線達(dá)到互相連接的目的。各個(gè)部件都有自己的輸入輸出控制信號(hào)，通過對這些信號(hào)的有效控制，就可以正確地通過總線把數(shù)據(jù)傳送給不同的部件。其實(shí)驗(yàn)原理圖如圖5-1所示。本實(shí)驗(yàn)在脫機(jī)方式下完成，各部件的控制信號(hào)大部分都用MANUALUNIT中的開關(guān)手工控制。由于MANUALUNIT中每個(gè)開關(guān)的結(jié)構(gòu)都一樣且彼此獨(dú)立，如果某控制信號(hào)在MANUALUNIT沒有同名的開關(guān)與它對應(yīng)，也可以用其他的開關(guān)代替。本實(shí)驗(yàn)的時(shí)序信號(hào)用到T4，可將CLOCKUNIT中KK2的插座引入單脈沖，既將KK2連接到MAINCONTROLUNIT的T4。每按動(dòng)一次KK，在T4插座上得到一個(gè)脈沖?；蚋挠蒘TART開關(guān)控制，具體做法是：連接CLOCKUNIT中T4插座與MAINCONTROLUNIT的T4插座，每按動(dòng)一次START開關(guān)，T4插座上得到一個(gè)脈沖。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按照圖5-1原理自行設(shè)計(jì)并連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。（2）輸入一個(gè)數(shù)據(jù)，放入某個(gè)寄存器中。（3）將該寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行移位運(yùn)算，結(jié)果在OUTPUT/INPUTUNIT的輸入設(shè)備（OUTPUTDEVICE）的發(fā)光管上顯示，同時(shí)觀察進(jìn)位標(biāo)志位CY的值。具體操作步驟見圖5-2。圖5-2存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)的操作流程圖5.實(shí)驗(yàn)要求（1）輸入數(shù)據(jù)94H，放入寄存器R0中。（2）將R0中的數(shù)據(jù)帶進(jìn)位循環(huán)左移一位，結(jié)果在OUTPUT/INPUTUNIT的輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）上顯示，同時(shí)觀察進(jìn)位標(biāo)志位CY的值。（3）將R0中的數(shù)據(jù)循環(huán)右移一位，結(jié)果在OUTPUT/INPUTUNIT的輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）發(fā)光管上顯示，同時(shí)觀察進(jìn)位標(biāo)志位CY的值。（4）思考：系統(tǒng)總線的類型及在計(jì)算機(jī)中的作用。實(shí)驗(yàn)六控制器實(shí)驗(yàn)一（微碼裝入與執(zhí)行）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握時(shí)序產(chǎn)生器、微控制器的工作原理；（2）掌握微程序的編制、裝入、執(zhí)行方法，觀察微程序的運(yùn)行過程。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)主要是針對微控制器單元來進(jìn)行的，所涉及的電路只有微控制單元（MAINCONTROLUNIT）和時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）。通過微控制單元中的編程開關(guān)（三個(gè)狀態(tài)）來控制實(shí)現(xiàn)微碼裝入、校驗(yàn)、執(zhí)行。微碼裝入與校驗(yàn)時(shí)的微地址，由手動(dòng)單元（MANUALUNIT）的開關(guān)撥入（經(jīng)排線連接）。圖6-1是該實(shí)驗(yàn)連接線路圖，圖6-2是其對應(yīng)的微程序流程圖和控制臺(tái)操作圖，表6-1是控存中的微指令編碼。時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）中的T1～T4信號(hào)，必須送至MAINCONTROLUNIT的T1～T4（通過排線），其他各個(gè)單元使用的時(shí)序信號(hào)T1-T4均已和MAINCONTROLUNIT的T1～T4連接好。圖6-1連接線路圖

圖6-1連接線路圖圖6-2微程序流程圖表6-1實(shí)驗(yàn)六微碼表微地址微代碼BTOOTBFUNCFSS3S2S1S0MCiN下址微指令注釋00H01C008000000011100000000001000J(3)01HDC4002110111000100000000000010PC->AR,PC=PC+102H610003011000010000000000000011RAM->IR03H00C010000000001100000000010000J(1)04HC10005110000010000000000000101RAM->AR05H820001100000100000000000000001IN->DR06HC10007110000010000000000000111RAM->AR07H410020010000010000000000100000RAM->DA208H000001000000000000000000000001NULL09HDC400C110111000100000000001100PC->AR,PC=PC+10AHC40E0F1100010000001110000011110->AR0BH000001000000000000000000000001NULL0CH21000D001000010000000000001101RAM->DA10DHC40E0E1100010000001110000011100->AR0EH058109000001011000000100001001DA1->OUT0FH22001C001000100000000000011100IN->DA11CHDC401D110111000100000000011101PC->AR,PC=PC+11DH04BE0A000001001011111000001010DA1->RAM20H300021001100000000000000100001DR->DA121H87E51100001111110010100000001DA1+DA2->DR,CyNCn22HC10023110000010000000000100011RAM->AR23H108001000100001000000000000001DR->RAM24HC10028110000010000000000100101RAM->AR25H210026001000010000000000100110RAM->DA126HDC4027110111000100000000100111PC->AR,PC=PC+127HC10028110000010000000000101000RAM->AR28H058101000001011000000100000001DA1->OUT29H21002A001000010000000001000000RAM->DA12AHE44101111001000100000100000001DA1->PC,PC+1有效30HDC4004110111000100000000000100PC->AR,PC=PC+131HDC4006110111000100000000000110PC->AR,PC=PC+132HDC4022110111000100000000100010PC->AR,PC=PC+133HDC4024110111000100000000100100PC->AR,PC=PC+134HDC4029110111000100000000101001PC->AR,PC=PC+14.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按照圖6-1實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。（2）編寫微代碼：參見附錄2的6.2微指令格式一節(jié)（3）裝入微代碼方法一（脫機(jī)手工裝入）：①將微控器單元（MAINCONTROLUNIT）右上角的編程開關(guān)置于“PROG”狀態(tài)。②將時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）中的/STEP開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)。③從手動(dòng)單元（MANUALUNIT）中的開關(guān)“MA6～MA0”上撥入微地址MA6～MA0④從微代碼開關(guān)MK23～MK0上撥入微代碼，24位開關(guān)對應(yīng)著24位顯示燈（燈亮表示“1”，燈滅表示“0”）。⑤按動(dòng)START按鍵，啟動(dòng)時(shí)序，即將24位微代碼寫入到控存（2816）的相應(yīng)單元（由微地址MA6～MA0所指定）中。⑥重復(fù)步驟①～⑤，即可將微指令代碼一條條裝入控存。方法二（聯(lián)機(jī)裝入）：參見附錄3《上位軟件操作》。（4）檢驗(yàn)微碼方法一（手動(dòng)校驗(yàn)）：①將編程開關(guān)置于“READ”狀態(tài)。②將時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）中的開關(guān)置于“”狀態(tài)。③從手動(dòng)單元（MANUALUNIT）中的開關(guān)“MA6～MA0”上撥入微地址MA6～MA0④按動(dòng)START按鍵，啟動(dòng)時(shí)序，讀入微代碼，觀察顯示燈MD23～MD0的狀態(tài)（燈亮表示“1”，燈滅表示“0”）。檢查讀出的微代碼是否與寫入的相同。如果不同，則將編程開關(guān)重新置于“PROG”狀態(tài)，再執(zhí)行操作3，裝入正確的微代碼即可。⑤重復(fù)步驟①～④，即可校驗(yàn)每一條微指令代碼。 方法二（聯(lián)機(jī)校驗(yàn)）：參見附件中《上位軟件使用說明書》的“第三章操作流程”。（5）執(zhí)行微程序方法一（單步運(yùn)行）：①將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)，將時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）中的開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)②操作開關(guān)（在實(shí)驗(yàn)板的右下角），使信號(hào)“1→0→1”，從而使微地址MA6～MA0清零，即本機(jī)的微程序運(yùn)行入口為0000000B（00H）。③按動(dòng)START按鍵，啟動(dòng)時(shí)序電路，每按動(dòng)讀出并執(zhí)行一條微指令代碼，然后停機(jī)。此時(shí)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的微地址顯示燈MA6～MA0和微代碼顯示燈MD23～MD0的狀態(tài)（燈亮表示“1”，燈滅表示“0”）指示所讀出微指令的地址和代碼。方法二（連續(xù)運(yùn)行）：①將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)，將時(shí)序電路單元（CLOCKUNIT）中的開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)。②同單步運(yùn)行的②。③按動(dòng)START按鍵，啟動(dòng)時(shí)序，則可以連續(xù)讀出（執(zhí)行）微指令代碼，片刻之后，將開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)，即可停機(jī)。（6）觀測時(shí)序信號(hào)。用聯(lián)機(jī)軟件的時(shí)序功能或者雙蹤示波器，觀察方波信號(hào)T1～T4的輸出。將時(shí)序電路中的開關(guān)置為“RUN”，按動(dòng)START按鍵，從方波上可觀察到T1～T4各時(shí)刻的波形，比較它們的相互關(guān)系，畫出波形。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）要求會(huì)編寫簡單微代碼，（如加法運(yùn)算A＋B），在脫機(jī)方式下將代碼裝入微控制器，并經(jīng)校驗(yàn)后運(yùn)行輸出。（2）將表6-1中的微代碼聯(lián)機(jī)裝入控制存儲(chǔ)器并校驗(yàn)。（3）從零地址開始執(zhí)行微程序，觀察并記錄微地址的變化順序，并解釋其原因。（4）觀察微地址顯示燈MA6～MA0和微代碼顯示燈MD23～MD0的最低7位MD6～MD0狀態(tài)是否始終保持一致？從理論上講，是否應(yīng)該這樣？分析為什么。（5）若要強(qiáng)制使微程序從07H單元開始執(zhí)行，請結(jié)合微程序控制器的結(jié)構(gòu)和原理，說明你的方法，并實(shí)現(xiàn)。（提示：使用控制信號(hào)SE6～SE0來實(shí)現(xiàn)）。實(shí)驗(yàn)7控制器實(shí)驗(yàn)二（簡單模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握各部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成系統(tǒng)，構(gòu)成一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)；（2）為其定義五條機(jī)器指令，編寫相應(yīng)的微程序和測試程序，并上機(jī)調(diào)試，掌握整機(jī)概念。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理在部件實(shí)驗(yàn)過程中，各部件的控制信號(hào)是通過手動(dòng)開關(guān)、人工模擬產(chǎn)生的，而在本次及以后的整機(jī)實(shí)驗(yàn)中，各部件的控制信號(hào)是在微程序的控制下，由控制器自動(dòng)產(chǎn)生的，從而實(shí)現(xiàn)特定的指令功能。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路的控制將由微程序控制器來完成，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)器指令對應(yīng)著一段微程序。圖7-1是本實(shí)驗(yàn)基本模型機(jī)的原理圖。各部件掛接在總線上，從主存中取出的指令保存在指令寄存器IR中，并將指令碼送往指令譯碼器（INSUNIT），指令譯碼器則同時(shí)結(jié)合微控制器及其他部件有關(guān)信息進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生控制微程序流程的信號(hào)SE6～SE0，送回微控器。微控器根據(jù)SE6～SE0修改下址，產(chǎn)生后繼微指令地址，在下一個(gè)微周期，則從后繼續(xù)指令地址取出微指令。微指令的24位編碼經(jīng)內(nèi)部譯碼器譯碼，產(chǎn)生各種微操作控制信號(hào)，送往全機(jī)各個(gè)部件，以控制各部件協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，完成微指令所規(guī)定的功能。在一段微程序執(zhí)行完后，相應(yīng)的該條機(jī)器指令也就執(zhí)行完畢。（1）指令系統(tǒng)在本實(shí)驗(yàn)中，定義了五條單操作數(shù)機(jī)器指令，格式和功能如下：（在本實(shí)驗(yàn)中DR只為R0）INDR，[PORTAR]格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110000DRPORTAR功能：輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）開關(guān)數(shù)據(jù)送DR，PORTAR為輸入設(shè)備的端口地址。ADDDR，[ADDR]格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110001DRADDR功能：（DR）+[ADDR]→DR，結(jié)果影響標(biāo)志；直接尋址，直接地址ADDR在指令第二字節(jié)。③STA[ADDR]，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110010DRADDR功能：DR→[ADDR]；直接尋址，DR的內(nèi)容送主存ADDR地址單元。④ OUT[PORTAR]，[ADDR]格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110011××ADDRPORTAR功能：[ADDR]→LED；直接尋址，主存ADDR地址單元的內(nèi)容送輸出設(shè)備發(fā)光管顯示。PORTAR為輸出設(shè)備的端口地址，由PORTAR中的Ai位線選。⑤ JMPADDR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110011××ADDR功能：ADDR→PC，微程序跳轉(zhuǎn)到主存ADDR地址繼續(xù)執(zhí)行。（2）控制臺(tái)操作為了向主存中手動(dòng)裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動(dòng)程序執(zhí)行，設(shè)計(jì)了三段控制臺(tái)操作微程序，以支持三條控制臺(tái)操作指令，其定義和功能如表7-1所示，后繼實(shí)驗(yàn)均是相似的控制臺(tái)操作，不累述。表7-1控制臺(tái)操作指令開關(guān)KBKA控制臺(tái)指令功能10讀內(nèi)存撥動(dòng)CLR開關(guān)“1→0→1”01寫內(nèi)存撥動(dòng)CLR開關(guān)“1→0→1”00或11啟動(dòng)程序撥動(dòng)CLR開關(guān)“1→0→1”（3）微程序流程圖及微碼圖7-2控制臺(tái)操作微程序流程圖圖7-3實(shí)驗(yàn)七微程序流程圖控制臺(tái)操作和以上五條指令操作的微程序流程圖分別如圖7-2和7-3所示，微代碼如表7-1。表7-1實(shí)驗(yàn)七微碼表微地址微代碼BTOOTBFUNCFSS3S2S1S0MCiN下址微指令注釋00H01C008000000011100000000001000J(3)01HDC4002110111000100000000000010PC->AR,PC=PC+102H610003011000010000000000000011RAM->IR03H00C010000000001100000000010000J(1)04HC10005110000010000000000000101RAM->AR05H820001100000100000000000000001IN->DR06HC10007110000010000000000000111RAM->AR07H410020010000010000000000100000RAM->DA208H000001000000000000000000000001NULL09HDC400C110111000100000000001100PC->AR,PC=PC+10AHC40E0F1100010000001110000011110->AR0BH000001000000000000000000000001NULL0CH21000D001000010000000000001101RAM->DA10DHC40E0E1101100000001110000011100->AR0EH058109000000011000000100001001DA1->OUT0FH22001C001001100000000000011100IN->DA110H000000000000000000000000000000NULL1CHDC401D110110000100000000011101PC->AR,PC=PC+11DH04BE0A000001001011111000001010DA1->RAM1EH000000000000000000000000000000NULL1FH000000000000000000000000000000NULL20H300021001100000000000000100001DR->DA121H87E51100001111110010100000001DA1+DA2->DR,CyNCn22HC10023110000010000000000100011RAM->AR23H108001000100001000000000000001DR->RAM24HC10025110000010000000000100101RAM->AR25H210026001000010000000000100110RAM->DA126HDC4027110111000100000000100111PC->AR,PC=PC+127H0D8001000011011000000000000001RAM->AR28H000000000000000000000000000000NULL29H000000000000000000000000000000NULL2AH000000000000000000000000000000NULL2BH000000000000000000000000000000NULL2CHD1401E1101110001000000000011110NULL（4）測試程序 為測試編制的微程序是否實(shí)現(xiàn)了指令規(guī)定的功能，須按照指令格式編寫一段程序（機(jī)器碼），裝入內(nèi)存并執(zhí)行，通過檢查結(jié)果來判斷微程序是否正確。表7-2就是一段測試程序。表7-2實(shí)驗(yàn)七測試程序地址內(nèi)容助記符備注00H11000000B00000000B;INR0,[PORTAR];端口地址00HIN->R001H02H11000100B00010000B;ADDR0,[10H];直接地址10HR0+[10H]->R003H04H11001000B00010000B;STAR0,[10H];直接地址10HR0->[10H]05H06H11001100B00010000B00000000B;OUT[10H],[PORTAR];直接地址10H;端口地址00H[10H]->LED07H08H09H11010000B00000000B;JMP00H;立即數(shù)00H00H->PC0AH…………10H;和;須檢驗(yàn)的結(jié)果4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按照原理圖7-1連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查接線無誤后，接通電源。（注意：圖中連線上有橢圓圈的，需用排線自行連接，否則，線路板內(nèi)部已連接好。）（2）裝入微程序并校驗(yàn)：參見實(shí)驗(yàn)六操作。（3）裝入程序并校驗(yàn)：方法一：手動(dòng)裝入和校驗(yàn)（使用控制臺(tái)操作指令進(jìn)行機(jī)器指令的裝入與校驗(yàn)）①裝入：a.將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)，開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)。b.操作開關(guān)，使信號(hào)“1→0→1”，程序計(jì)數(shù)器PC清零，微地址清零。c.開關(guān)KBKA置為“01”d.按動(dòng)啟動(dòng)鍵START一次，則從控存00H單元開始執(zhí)行微指令，微地址顯示燈顯示“0001010”，第二次按動(dòng)START鍵，微地址顯示燈顯示“001111”，此時(shí)，將數(shù)據(jù)開關(guān)置為要寫入的機(jī)器指令代碼或數(shù)據(jù)，再按動(dòng)START鍵兩次，即完成該條指令的寫入，同時(shí)PC指向下一個(gè)內(nèi)存單元。繼續(xù)按動(dòng)START鍵，當(dāng)且僅當(dāng)微地址顯示燈顯示“②校驗(yàn)a.將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)，開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)b.操作開關(guān)，使信號(hào)“1→0→1”，程序計(jì)數(shù)器PC清零，微地址清零。c.開關(guān)KBKA置為“10”d.動(dòng)鍵START鍵三次，從控存00H單元開始執(zhí)行微指令，微地址顯示燈顯示為0001001→0001100→0001110，此時(shí)，輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）發(fā)光管上將顯示內(nèi)存00H號(hào)單元的內(nèi)容，檢查是否與寫入的數(shù)據(jù)相同。繼續(xù)按動(dòng)START鍵，當(dāng)且僅當(dāng)微地址顯示燈顯示0001001時(shí)，發(fā)光管上顯示的內(nèi)容才是內(nèi)存的數(shù)據(jù)。每個(gè)循環(huán)PC自動(dòng)增加1，由此，可檢查后續(xù)單元的內(nèi)容是否正確。③若校驗(yàn)有誤，則返回到①重新裝入，直到所有單元的內(nèi)容正確。方法二：聯(lián)機(jī)讀/寫程序：參見附錄3《上位軟件操作》。（4）運(yùn)行程序方法一（單步運(yùn)行）：將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)：開關(guān)置于“STEP”狀態(tài)；開關(guān)KBKA置為“00”或“11”，即啟動(dòng)程序狀態(tài)。操作開關(guān)使信號(hào)“1→0→1”，從而使微地址清零，程序計(jì)數(shù)器PC清零，即程序首地址為00H。每按動(dòng)一次START鍵，就單步運(yùn)行一條微指令，此時(shí)可通過觀察微地址顯示燈，來判斷微程序執(zhí)行的流程是否正確。方法二（連續(xù)運(yùn)行）：將編程開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)：開關(guān)置于“RUN”狀態(tài)；開關(guān)KBKA置為“00”或“11”。同上單步運(yùn)行。按動(dòng)START鍵，啟動(dòng)時(shí)序，系統(tǒng)從0地址連續(xù)運(yùn)行程序；稍候，將開關(guān)撥至“STEP”狀態(tài)，系統(tǒng)停機(jī)。方法三（聯(lián)機(jī)運(yùn)行）：參見附錄3《上位軟件操作》。（5）檢查結(jié)果是否正確。若有誤，則檢查和修改微程序代碼和程序代碼，從（2）開始重新操作，直至正確。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）用手動(dòng)方式裝入表7-2程序代碼，并校驗(yàn)。（2）使用聯(lián)機(jī)方式裝入微程序代碼。（3）分別采用脫機(jī)和聯(lián)機(jī)方法執(zhí)行程序，比較和檢查結(jié)果是否正確。若有誤，查找原因并改正。（4）分析實(shí)驗(yàn)的指令系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)隱含對R0（目的操作數(shù)）的尋址？如果要隱含使用R1做目的操作數(shù)，如何實(shí)現(xiàn)？（5）分析手動(dòng)裝入程序代碼時(shí)，為什么必須要在微地址顯示燈顯示“0001111”時(shí)，才從開關(guān)上置入指令代碼？同時(shí)，在手動(dòng)校驗(yàn)時(shí)，為什么只有當(dāng)微地址顯示燈顯示“0001001”時(shí)，發(fā)光管上顯示的內(nèi)容才是內(nèi)存的數(shù)據(jù)？（6）若將OUT指令的操作碼改為0101，則微程序必須做什么樣的修改？（7）在圖7-2的微程序流程圖上，最多還可以添加幾條機(jī)器指令？

實(shí)驗(yàn)8帶移位功能的模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合應(yīng)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成有原理基本知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有移位功能的計(jì)算機(jī)。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)基本原理如圖8-1所示，是在實(shí)驗(yàn)七所描述的模型機(jī)的基礎(chǔ)上，搭接移位控制電路，其控制信號(hào)、M、S1、S0從微控制器產(chǎn)生，其余原理同實(shí)驗(yàn)七。其接線圖如圖8-2所示。圖8-1移位模型機(jī)的原理圖圖8-2移位模型機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖（1）指令系統(tǒng)在本實(shí)驗(yàn)中，定義了九條機(jī)器指令，格式和功能如下（DR默認(rèn)為R0）：①STA[ADDR]，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0100000DRADDR功能：（DR）0→[ADDR]；直接尋址，DR的內(nèi)容送主存ADDR地址單元。②JMPADDR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0100001××ADDR功能：ADDR→PC；跳轉(zhuǎn)到主存ADDR地址繼續(xù)執(zhí)行。③ADDDR，[ADDR]格式：I7I6I5I4I3I2I1I011000000ADDR功能：（DR）+[ADDR]→DR；結(jié)果影響標(biāo)志；直接尋址。直接地址ADDR在指令第二字節(jié)。④INDR，[PORTAR]格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110001DRPORTAR功能：輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）開關(guān)狀態(tài)→DR，PORTAR為輸入設(shè)備的端口地址。⑤OUT[PORTAR]，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110010DRPORTAR功能：（DR）→LED；直接尋址，DR寄存器的內(nèi)容送輸出設(shè)備發(fā)光管顯示。PORTAR為輸出設(shè)備的端口地址，由PORTAR中的Ai位線選。⑥RR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110011DR功能：DR寄存器的內(nèi)容循環(huán)右移一位→DR，D0移入D7，移位后不影響FC。⑦RRC格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110100DR功能：DR寄存器的內(nèi)容帶進(jìn)位循環(huán)右移一位→DR，DR最高位受FC影響，移位后影響FC。⑧RL格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110101DR功能：DR寄存器的內(nèi)容循環(huán)左移一位→DR，D7移入D0，移位后不影響FC。⑨RLC格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110110DR功能：DR寄存器的內(nèi)容帶進(jìn)位循環(huán)左移一位→DR，DR最高位受FC影響，移位后影響FC。（2）控制臺(tái)操作（同實(shí)驗(yàn)七）（3）微程序流程圖及微碼以上九條指令的微程序流程圖分別如圖8-3所示，其微碼如表8—1。圖8-3移位模型機(jī)微程序流程圖表8-1實(shí)驗(yàn)八微碼表微地址微代碼BTOOTBFUNCFSS3S2S1S0MCiN下址微指令注釋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循環(huán)右移18HDC4004110111000100000000000100PC->AR,PC+119H880101100010000000000000000001299->DR1AH080A1B000010000000101000000001帶進(jìn)位循環(huán)右移1BH880101100010000000000000000001299->DR1CHDC401D110111000100000000011101PC->AR,PC+11DH04BE0A000001001011111000001010DA1->RAM1EH08041F000010000000010000011111循環(huán)左移1FH880101100010000000000100000001299->DR20H108001000100001000000000000001DR->RAM21HE44101111001000100000100000001DA1->PC,PC+1=122H080623000010000000011000100011帶進(jìn)位循環(huán)左移23H880001100010000000000000000001299->DR30HDC4006110111000100000000000110PC->AR,PC+131HDC4013110111000100000000010011PC->AR,PC+132HDC4015110111000100000000010101PC->AR,PC+133H100C17000100000000110000010111DR->29934H100C000100000000110000011010DR->29935H100C1E000100000000110000011110DR->29936H100C22000100000000110000100010DR->2994.實(shí)驗(yàn)操作過程（1）連接實(shí)驗(yàn)線路：按圖8-2連接線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。（2）裝入微程序并校驗(yàn)：參見實(shí)驗(yàn)六微碼的裝入與執(zhí)行。（3）測試程序的裝入與校驗(yàn)：參見實(shí)驗(yàn)七表8-2所示的是該實(shí)驗(yàn)的測試程序。

表8-2測試程序地址內(nèi)容助記符備注00H11000100B000000000B；INR0，［PORTAR］；端口地址00H輸入設(shè)備開關(guān)數(shù)據(jù)→R001H02H11000000B00001111B；ADDR0，[0FH]；直接地址0FH（R0）＋[0FH]→R003H04H11011000B；RLCR0R0帶進(jìn)位循環(huán)左移一位→R005H11000100B00000000B；INR0，［PORTAR］；端口地址00HINPUT開關(guān)數(shù)據(jù)→R006H07H11010000B；RRCR0R0帶進(jìn)位循環(huán)右移一位→R008H11010100B；RLR0R0循環(huán)左移一位→R009H10000000B00010000B；STA［10H］，R0；直接地址10H（R0）→[10H]0AH0BH11001000B00000000B；OUT［PORTAR］，R0；端口地址00H（R0）→LED0CH0DH10000100B00000000B；JMP00H；直接地址00H00H→PC0EH0FH01000011B；累加的數(shù)據(jù)自定10H；結(jié)果檢查的結(jié)果（4）運(yùn)行程序：參見實(shí)驗(yàn)七（5）檢查結(jié)果。在PC機(jī)上通過聯(lián)機(jī)方式可對實(shí)驗(yàn)儀進(jìn)行單步微指令執(zhí)行、單步指令執(zhí)行、連續(xù)指令執(zhí)行及斷點(diǎn)運(yùn)行，通過PC機(jī)上顯示的界面可觀察當(dāng)前微指令的數(shù)據(jù)流向、控制信號(hào)和各個(gè)單元的狀態(tài)。還可以通過時(shí)序窗觀察信號(hào)、數(shù)據(jù)的時(shí)序波形。通過這些手段可判斷出實(shí)驗(yàn)是否正確連線，程序和微程序是否正確運(yùn)行等內(nèi)容。通過觀察實(shí)驗(yàn)儀上發(fā)光二極管顯示，檢查結(jié)果是否與期望值相同，若不同，則先觀察單步執(zhí)行過程是否有誤，有誤則檢查開關(guān)狀態(tài)是否正確，無誤再核對指令碼和微碼的編寫是否正確，糾正錯(cuò)誤后從第二步開始實(shí)驗(yàn)，直至得到正確實(shí)驗(yàn)結(jié)果。5.實(shí)驗(yàn)要求（1）通過聯(lián)機(jī)方式裝入、測試的程序。（2）編寫并裝入微程序代碼。（3）分單步執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)各種移位功能，檢查結(jié)果是否正確，如果不正確，查找原因并解決問題。（4）思考：如何設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)雙字節(jié)的聯(lián)合移位？

實(shí)驗(yàn)9具有中斷功能的模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合應(yīng)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成有原理基本知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有中斷功能的計(jì)算機(jī)。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是在實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)七和實(shí)驗(yàn)八的模型機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，增加中斷控制電路和中斷向量輸入電路，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)中斷請求并轉(zhuǎn)中斷子程序及返回等功能。系統(tǒng)包含中斷向量輸入開關(guān)、中斷向量輸入緩沖器及D觸發(fā)器。外部中斷請就信號(hào)INT-EX由KK單脈沖產(chǎn)生作為D觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖，產(chǎn)生內(nèi)部中斷請求信號(hào)INT。每當(dāng)一條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)都判斷INT是否有效，若無效則繼續(xù)下一條指令的執(zhí)行，若有效則由微控制器產(chǎn)生中斷響應(yīng)信號(hào)，該信號(hào)一方面將中斷向量開關(guān)從緩沖器讀到總線并置入PC，使其轉(zhuǎn)入中斷程序執(zhí)行，另一方面將兩個(gè)D觸發(fā)器清零，使其無法響應(yīng)外部中斷請求。只有在微控器產(chǎn)生信號(hào)時(shí)才使兩個(gè)D觸發(fā)器能夠響應(yīng)外部中斷請求。該實(shí)驗(yàn)連線將INSUNIT的寄存器譯碼電路輸入輸出信號(hào)均加以連接，這樣可以使用所有寄存器，其中SP為R3寄存器，其余原理同前面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，原理圖如圖9-1所示。圖9-1具有中斷功能模型機(jī)的原理圖圖9-2具有中斷功能模型機(jī)的實(shí)驗(yàn)接線圖（1）指令系統(tǒng)在本實(shí)驗(yàn)中，定義了十條機(jī)器指令，格式和功能如下：①ADDDR，SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00000SRDR功能：（SR）+（DR）→DR：不帶進(jìn)位但是影響進(jìn)位（FC）和零位（FZ）。②HIT格式：I7I6I5I4I3I2I1I00001××××功能：停機(jī)，只有有中斷時(shí)才會(huì)跳出，執(zhí)行完成中斷程序后繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。③JMPADDR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0100000××ADDR功能：ADDR→PC；結(jié)果不影響標(biāo)志；直接尋址，直接地址ADDR在指令第二字節(jié)。圖9-3具有中斷功能模型機(jī)的微程序流程圖④INDR，[PORTA]格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110000DRPORTAR功能：輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）中的開關(guān)狀態(tài)→DR，PORTAR為輸入單元的端口地址。⑤OUT[PORTAR]，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110001DRPORTAR功能（DR）→LED：直接尋址，DR寄存器的內(nèi)容送輸出單元發(fā)光管顯示。PORTAR為輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）的端口地址，有PORTAR中的Ai位線選。⑥IRET格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110010DR功能：中斷程序返回指令。⑦INC格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110011DR功能：（DR）+1→DR，相加后影響FC，F(xiàn)Z。圖9-4中斷處理流程圖⑧MOVSP格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110100××DATA功能：DATA→SP。⑨STI格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110101××功能：中斷允許。⑩CLI格式：I7I6I5I4I3I2I1I0110110××功能：中斷禁止。（3）程序流程圖及微碼具有中斷功能模型機(jī)的程序流程圖如圖9-3所示，中斷處理流程圖如圖9-4所示，其微碼如表9-1。表9-1微指令碼表微地址微代碼BTOOTBFUNCFSS3S2S1S0MCiN下址微指令注釋00H01C008000000001100000000001000J(3)01HDC4002110111000100000000000010PC->AR,PC=PC+102H610003011000010000000000000011RAM->IR03H00C010000000001100000000010000J(1)04H500005010100000000000000000101DR->DA205H87E57F100001111110010101111111DA1+DA2->DR,CyNCn06H500007010100000000000000000111DR->DA207H87657F100001110110010101111111DA1+DA2->DR,CyNCn08H000001000000000000000000000001NULL09HDC400C110111000100000000001100PC->AR,PC=PC+10AHC40C1100010000001100000011110->AR0BH000001000000000000000000000001NULL0CH21000D001000010000000000001101RAM->DA10DHC40C0E1100010000001100000011100->AR0EH05BC09000001011011110000001001DA1->OUT0FH22001C001000100000000000011100IN->DA110H2C0004001011000000000000000100SR->DA111H2C0006001011000000000000000110SR->DA112H2C001E001011000000000000011110SR->DA113H2C0024001011000000000000100100SR->DA114H2C0026001011000000000000100110SR->DA115H2C0028001011000000000000101000SR->DA116H8C100011000000000001111111SR->DR17H02C045000000101100000001000101J(5)18HDC402A110111000100000000101010PC->AR,PC=PC+119HDC402C110111000100000000101100PC->AR,PC=PC+11AHDC4053110111000100000001010011PC->AR,PC=PC+11BHDC402F110111000100000000101111PC->AR,PC=PC+11CHDC401D110111000100000000011101PC->AR,PC=PC+11DH04810A000001001000000100001010DA1->RAM1EH50001F010100000000000000011111DR->DA21FH87D87F100001111101100001111111DA1-DA2>DR,CyNCn20H81007F100000010000000001111111RAM->DR21H10807F000100001000000001111111DR->RAM22HE4417F111001000100000101111111DA1->PC,PC+1有效23H024040000000100100000001000000J(4)24H500025010100000000000000100101DR->DA225H87587F100001110101100001111111DA1-DA2>DR,CyCn26H500027010100000000000000100111DR->DA227H84EE7F100001111110111001111111DA1&&DA2->DR,CyNCn28H500029101100000000000000101001DR->DA229H84FA7F100001111111101001111111DA1|DA2->DR,CyNCn2AH21002B001000010000000000101011RAM->DA12BH54002E010101000000000000101110SI->DA22CH21002D001000010000000000101101RAM->DA14．實(shí)驗(yàn)操作過程(1)連接實(shí)驗(yàn)線路：按圖9-2連接線路，仔細(xì)檢查連線無誤后，接通電源。(2)編寫并裝入微程序代碼根據(jù)圖9-3給出的流程圖，編寫微程序代碼表，并用上位機(jī)軟件裝入到上位機(jī)中。(3)測試程序?yàn)闇y試所編制的微程序是否實(shí)現(xiàn)了指令規(guī)定的功能，可以按照指令格式編寫一段程序(機(jī)器碼)，裝入內(nèi)存并執(zhí)行，通過檢查結(jié)果來判斷微程序的正確性。該實(shí)驗(yàn)的測試程序如表9-2所示：

表9-2測試程序地址內(nèi)容助記符備注00H11010100B；STI開中斷01H11010000B11111111B；MOVSP0FFH；立即數(shù)0FFH0FFH→SP02H03H11000000B00000000B；INR0，PORTAR；端口地址00HINPUTDEVICE開關(guān)數(shù)據(jù)→R004H05H11000001B00000000B；INR1，［PORTAR］；端口地址00HINPUTDEVICE開關(guān)數(shù)據(jù)→R106H07H00000001B；ADDR1，R0（R1）＋（R0）→（R1）08H00010000B；HLT停機(jī)，等待中斷09H10000000B00000101B；JMP；直接地址05H05H→PC0AH0DH11001100B；INCR0（R0）＋1→R00EH11000100B00000000B；OUTPORTAR，R0；端口地址00H（R0）→LED0FH10H11010100B；STI開中斷11H11001000B；IRET中斷返回（4）運(yùn)行程序與檢查結(jié)果方法參見實(shí)驗(yàn)七5．實(shí)驗(yàn)要求（1）通過聯(lián)機(jī)方式裝入、測試的程序；（2）編寫并裝入微程序代碼；（3）設(shè)置中斷向量，連續(xù)執(zhí)行程序，檢查中斷響應(yīng)是否正確，若不正確要查找原因并改正。

實(shí)驗(yàn)10復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康木C合應(yīng)用所學(xué)計(jì)算機(jī)組成有原理基本知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)具有移位功能的計(jì)算機(jī)。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備YY-Z02計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái),排線若干。3.實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)包含所有各部件，從主存中取出的指令保存在指令寄存器IR中，并將指令碼送往指令譯碼器（INSUNIT）譯碼，微控器綜合各方面的信息，產(chǎn)生微操作序列號(hào)，送往全機(jī)各個(gè)部件，以控制各部件有序運(yùn)轉(zhuǎn)，完成機(jī)器指令所規(guī)定的功能，其原理圖如圖10-1所示，簡略接線如圖10-2所示。圖10-1復(fù)雜模型機(jī)原理圖（1）指令系統(tǒng)在本實(shí)驗(yàn)中，定義了28條機(jī)器指令，格式和功能如下：1）一般指令格式的指令格式：I7I6I5I4I3I2I1I0OPSRDR①ADDDR，SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00000SRDR功能：（SR）+（DR）→DR圖10-2復(fù)雜模型機(jī)的接線圖②ADCDR，SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00001SRDR功能：（SR）+（DR）+FC→D③SUBDR，SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00010SRDR功能：（SR）-（DR）→DR④SUCDR，SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00011SRDR功能：（SR）-（DR）-FC→DR⑤ANDDR，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00100SRDR功能：（SR）∧（DR）→DR⑥ORDR，DR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00101SRDR功能：（SR）∨（DR）→DR⑦M(jìn)OV1DR,SR格式：I7I6I5I4I3I2I1I00110SRDR功能：（SR）→DR⑧HLT格式：I7I6I5I4I3I2I1I00111××××功能：停機(jī)，只有有中斷時(shí)才會(huì)跳出該指令。2）存儲(chǔ)器訪問及轉(zhuǎn)移類指令（有4條）格式：I7I6I5I4I3I2I1I010MODOP2