多寄存器算術(shù)增量數(shù)據(jù)傳送輸入輸出轉(zhuǎn)移指令實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì).doc

沈陽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)專用紙成 績 評 定 表學(xué)生姓名班級學(xué)號 專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目多寄存器算術(shù)增量數(shù)據(jù)傳送輸入輸出轉(zhuǎn)移指令實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)（第6組）評語組長簽字：成績?nèi)掌?2012 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息學(xué)院專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名學(xué) 號設(shè)計(jì)題目多寄存器算術(shù)增量數(shù)據(jù)傳送輸入輸出轉(zhuǎn)移指令實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)（第6組）內(nèi)容及要求：利用EL-JY-II型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀提供的硬件資源，通過設(shè)計(jì)（包括整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、指令設(shè)計(jì)、微程序設(shè)計(jì)、微指令設(shè)計(jì)、調(diào)試程序設(shè)計(jì)等）、組裝、調(diào)試三個(gè)步驟完成一臺微程序控制的簡單實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的研制。設(shè)計(jì)總要求：1 實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)整機(jī)應(yīng)由如下幾個(gè)模塊組成：運(yùn)算器、寄存器、指令部件、微程序控制部件、內(nèi)存、總線緩沖電路、輸入和輸出控制電路。2 運(yùn)算器采用雙數(shù)據(jù)暫存器多寄存器結(jié)構(gòu)，并帶移位運(yùn)算功能。3 設(shè)計(jì)如下幾條機(jī)器指令的格式，指令格式可以采用單字長或雙字長設(shè)計(jì)。算術(shù)增量運(yùn)算指令：INC rd （功能 rd + 1 - rd）數(shù)據(jù)傳送指令：MOV rs，rd （功能rs - rd）輸入輸出指令：IN #DATA，rd （功能DATA - rd）OUT Ri （功能Ri的值 - LED輸出）轉(zhuǎn)移指令： JMP ADDR （功能ADDR - PC）4. 設(shè)計(jì)微指令的格式, 編寫上述每條機(jī)器指令所對應(yīng)的微程序，并上機(jī)調(diào)試。5. 通過如下程序的編寫調(diào)試，驗(yàn)收機(jī)器指令、微指令、微程序的設(shè)計(jì)結(jié)果。IN #data，R0IN #data，R2INC R2OUT R2MOV R2, R0OUT R0JMP 00H進(jìn)度安排：第17周：布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料，分組設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)室組裝和調(diào)試。第18周：調(diào)試，驗(yàn)收，答辯，編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師（簽字）：2012年 月 日學(xué)院院長（簽字）：2012年 月 日目 錄1.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)31.1設(shè)計(jì)整機(jī)邏輯框圖并畫出邏輯框圖31.2微指令編碼的格式設(shè)計(jì)51.3設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)71.3設(shè)計(jì)指令的執(zhí)行流程，畫出微程序流程圖101.5 確定微程序控制方式121.5.1微程序入口地址形成方法121.5.2微程序順序控制方法131.6編寫各指令的微程序142.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組裝152.1實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)（各種芯片管腳和功能圖在附錄中列出）152.2實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組裝163.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的調(diào)試過程193.1 調(diào)試前準(zhǔn)備193.2程序調(diào)試過程及調(diào)試結(jié)果213.3 結(jié)果分析224.實(shí)驗(yàn)總結(jié)234.1 實(shí)驗(yàn)中遇到的問題234.1.1 出錯(cuò)：234.1.2故障分析查找234.1.3 確認(rèn)是否屬故障234.1.4 正確判斷故障原因234.2 課設(shè)體會235.附錄245.1各種芯片管腳和功能圖245.2參考資料271.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)整機(jī)邏輯框圖并畫出邏輯框圖（一）模型機(jī)的組成：（1）模型機(jī)是由運(yùn)算器，控制器，存儲器，輸入設(shè)備，輸出設(shè)備五大部分組成。運(yùn)算器又是有299，74LS181完成控制信號功能的算邏部件，暫存器LDR1，LDR2，及三個(gè)通用寄存器Ax，Bx，Cx等組成?？刂破饔沙绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器、地址寄存器、時(shí)序電路、控制存儲器及相應(yīng)的譯碼電路組成。存儲器RAM是通過CE和W/R兩個(gè)微命令來完成數(shù)據(jù)和程序的的存放功能的。輸出設(shè)備有兩位LED數(shù)碼管和W/R控制完成的。（2）計(jì)算機(jī)由基板和CPU板兩部分組成：基板：本部分是8位機(jī)和16位機(jī)的公共部分，包括以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)輸入輸出、顯示及監(jiān)控，脈沖源及時(shí)序電路，數(shù)據(jù)和地址總線，外設(shè)控制電路，單片機(jī)控制電路和鍵盤操作部分，與PC機(jī)通訊的接口，主存器和電源，CPLD實(shí)驗(yàn)板，自由實(shí)驗(yàn)區(qū)。CPU板：本板分為8位機(jī)和16位機(jī)兩種，除數(shù)據(jù)字長分為8位和16位外，都包括以下部分：微程序控制器，運(yùn)算器，寄存器堆，程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器，指令譯碼電路，地址寄存器，數(shù)據(jù)，地址和控制總線。運(yùn)算器部分：由算術(shù)邏輯單元ALU 74LS181（U29、U30）、暫存器74LS273（U27、U28）、三態(tài)門74LS244（U31）和進(jìn)位控制電路GAL芯片（U32）等組成。存儲器部分：由靜態(tài)存儲器1片6116（2K8）構(gòu)成。其數(shù)據(jù)線D0D7接到數(shù)據(jù)總線，地址線A0A7由地址鎖存器（74LS273）給出。黃色地址顯示燈MA7-MA0與地址總線相連，顯示地址總線的內(nèi)容。數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。（二）本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成為：本板分為8位機(jī)和16位機(jī)兩種，除數(shù)據(jù)字長分別為8位和16位以外，都包括以下幾個(gè)部分：微程序控制器，運(yùn)算器，寄存器堆，程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器，指令譯碼電路，地址寄存器，數(shù)據(jù)、地址和控制總線?；?本部分是8位機(jī)和16位機(jī)的公共部分，包括以下幾個(gè)部分：數(shù)據(jù)輸入和輸出，顯示及監(jiān)控，脈沖源及時(shí)序電路，數(shù)據(jù)和地址總線，外設(shè)控制實(shí)驗(yàn)電路，單片機(jī)控制電路和鍵盤操作部分，與PC機(jī)通訊的接口，主存儲器，電源，CPLD實(shí)驗(yàn)板(選件)，自由實(shí)驗(yàn)區(qū)（面包板）。運(yùn)算器：由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器、和狀態(tài)條件寄存器組成，它是數(shù)據(jù)加工處理部件。相對控制器而言，運(yùn)算器接受控制器的命令而進(jìn)行動作，即運(yùn)算器所進(jìn)行的全部操作都是有控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，所以它是執(zhí)行部件.存儲器:是保存或“記憶”解題的原始數(shù)據(jù)和解題步驟。在運(yùn)算前需要把參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和解題步驟通過輸入設(shè)備送到存儲器中保存。微程序控制器:控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出各種控制命令,通常把這種控制命令叫做微命令,而執(zhí)行部件接受命令后的操作叫做微操作。本系統(tǒng)有兩種外部I/O設(shè)備，一種是二進(jìn)制代碼開關(guān)，它作為輸入設(shè)備；另一種是數(shù)碼管，它作為輸出設(shè)備。 輸入時(shí)，二進(jìn)制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送到數(shù)據(jù)總線上，只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出時(shí)，將輸出數(shù)據(jù)送到外部數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)寫信號（W/R）有效時(shí)，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動數(shù)碼管顯示。整機(jī)邏輯框圖如圖1.1所示: M S1 S0 數(shù)據(jù)總線(D_BUS) 74299 LPC 299-G 程序計(jì)數(shù)器PC ALU-G LOAD PC-G M CN ALU S3S2S1S0 數(shù)據(jù)暫存器LT1 數(shù)據(jù)暫存器LT2 LAR 地址寄存器AR 地址總線（ADDR_BUS） LDR1 LDR2 存儲器(MEM) READ WRITE 寄存器R0 寄存器R1 寄存器R2 微控器 脈沖源及時(shí)序 LR0 R0G LR1 R1G LR2 R2G 指令寄存器IR C-G LDIR 輸入設(shè)備 W/R 控制門 輸出設(shè)備 數(shù)據(jù) LED-G控制信號 圖1.1 整機(jī)邏輯框圖1.2微指令編碼的格式設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的微指令采用水平型微指令格式，字長共24位，其控制位順序如下：24232221201918171615 14 1312 11 109 8 7654321S3S2S1S0MCnWE1A1BF1F2F3uA5uA4uA3uA2uA1uA0其中前18位為操作控制字段和測試字段。uA5-uA0為6位的下地址字段微地址。微指令中個(gè)控制位的含義如下：S3、S2、S1、S0、M、Cn是控制運(yùn)算器的邏輯和算術(shù)運(yùn)算的微命令。S3 S2 S1 S0 M Cn000 0 0 0 0 0011 0 0 1 0 1020 0 1 1 1 10300000104000011 WE是寫內(nèi)存的微命令，狀態(tài)“1”有效。1A、1B是輸入電路選通、內(nèi)存RAM選通、輸出LED選通控制微命令，分別對應(yīng)狀態(tài)“11”、“10”、“01”。 狀態(tài)“00”為無效。F1、F2、F3為三個(gè)譯碼字段，分別由三個(gè)控制位經(jīng)指令譯碼電路74138譯碼輸出8種狀態(tài)，前7種狀態(tài)分別對應(yīng)一組互斥性微命令中的一個(gè)，狀態(tài)“111”為無效。F3字段包含P1- P4四個(gè)測試字位。其功能是根據(jù)機(jī)器指令代碼及相應(yīng)微指令代碼進(jìn)行譯碼測試，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入囗，從而實(shí)現(xiàn)微程序的順序、分支、循環(huán)運(yùn)行。F1、F2、F3三個(gè)字段的編碼方案如表1.3 表1.3 F1,F2,F3三個(gè)字段的編碼方案表F1字段 F2字段 F3字段15 14 13 選擇 12 11 10選擇 9 8 7 選擇0 0 0 LDRi 0 0 0 RAG 0 0 0 P10 0 1 LOAD 0 0 1ALU-G 0 0 1 AR0 1 0 LDR2 0 1 0 RCG 0 1 0 P30 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 LDR1 1 0 0RBG 1 0 0 P21 0 1 LAR 1 0 1 PC-G 1 0 1 LPC1 1 0 LDIR 1 1 0299G 1 1 0 P4 其中微命令LDRi表示寫寄存器操作。微命令LOAD表示程序計(jì)數(shù)器PC寫操作。微命令LDR2表示數(shù)據(jù)暫存器LT2寫操作。微命令LDR1表示數(shù)據(jù)暫存器LT1寫操作。微命令LAR表示地址寄存器AR寫操作。微命令LDIR表示指令寄存器寫操作。微命令RAG表示源寄存器讀操作。微命令A(yù)LU-G表示運(yùn)算器輸出操作。微命令RCG表示目的寄存器讀操作。微命令PC-G表示程序計(jì)數(shù)器PC讀操作。微命令LPC表示程序計(jì)數(shù)器PC選通操作。微命令299-G表示移位寄存器讀寫操作。微命令RBG表示變址寄存器讀操作。1.3設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)（1）訪問及轉(zhuǎn)移指令 本機(jī)設(shè)計(jì)有2條訪問指令，即存數(shù)（STA）、取數(shù)（LDA），1條轉(zhuǎn)移指令，即無條件轉(zhuǎn)移（JMP）、指令格式如下： 7 65 43 21 000MOP-CODErdD其中OP-CODE為操作碼，rd為目的寄存器地址（LDA、STA指令使用）。D為位移量（正負(fù)均可），M為尋址模式，其定義見表1.1表1.1尋址模式說明 尋址模式M 有效地址E 說 明 00 01 10 11 E=D E=（D）E=（RI）+DE=（PC）+D 直接尋址 間接尋址 RI變址尋址 相對尋址 本機(jī)規(guī)定變址寄存器RI指定為寄存器R2。(2)算術(shù)邏輯指令 算術(shù)邏輯指令用單字節(jié)表示，尋址方式采用寄存器直接尋址其格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODErsRd其中OP-CODE為操作碼，rs為源寄存器，rd為目的寄存器，并規(guī)定： Rs或rd選定寄存器00R001R110R2(3)I/O指令 輸入（IN）和輸出（OUT）指令采用單字節(jié)指令，其格式如下：7 6 5 43 21 0OP-CODEaddrrd其中，addr=01時(shí)，選中“數(shù)據(jù)輸入電路”中的開關(guān)組作為輸入設(shè)備，addr=10時(shí)，選中“輸出顯示電路”中的數(shù)碼管作為輸出設(shè)備。各指令系統(tǒng)主要功能參見表1.1. 各指令系統(tǒng)主要功能表指令類型指令助記符指令功能指令格式操作數(shù)尋址方式輸入指令I(lǐng)NDATA- rd01 00 01 00寄存器尋址數(shù)據(jù)傳送指令 MOVrs - rd10 00 10 10寄存器尋址輸出指令OUTDATA-LED01 01 10 00寄存器尋址算術(shù)增量運(yùn)算指令 INCrd + 1 - rd10 11 10 10寄存器尋址轉(zhuǎn)移指令JMPE- PC00 00 10 0000 01 10 0000 10 10 0000 11 10 00直接尋址間接尋址RI變址尋址相對尋址 表1.1算術(shù)增量運(yùn)算指令： INC R2 指令功能：rd + 1 - rd指令格式：7 6 5 43 2 1 01 0 1 11 0 1 0機(jī)器碼：10111010數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移指令：MOV R2，R0 指令功能：rs - rd指令格式：7 6 5 43 2 1 01 0 0 0 1 0 0 0 機(jī)器碼：00000001 00000111轉(zhuǎn)移指令：JMP 11 , 00H指令功能：00H+(PC) - PC指令格式：7 6 5 43 2 1 00 0 0 01 0 0 0 00H機(jī)器碼：00001000 00001000輸入指令：IN R0指令功能：DATA - R07 6 5 43 2 1 00 1 0 00 1 0 0指令格式：機(jī)器碼：01000100輸出指令：OUT R0 指令功能：RO- LED輸出7 6 5 43 2 1 00 1 0 11 0 0 0指令格式：機(jī)器碼：010110001.3設(shè)計(jì)指令的執(zhí)行流程，畫出微程序流程圖每條指令對應(yīng)的微程序流程圖(1) 輸入指令I(lǐng)N 圖1.1 IN指令的微程序流程圖(2) 輸出指令OUT圖1.2 OUT指令的微程序流程圖(3) 轉(zhuǎn)移指令JMP圖1.3 JMP指令相對尋址的微程序流程圖（4）數(shù)據(jù)傳輸指令MOV 圖 1.4 mov數(shù)據(jù)傳輸指令的微程序流程圖 （5）算術(shù)增量運(yùn)算指令I(lǐng)NC圖1.5 INC算數(shù)增量指令的微程序流程圖1.5 確定微程序控制方式1.5.1微程序入口地址形成方法采用多路轉(zhuǎn)移方式，根據(jù)判別測試條件，通過微地址形成電路使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口。本系統(tǒng)有3個(gè)判別測試位：P4判別測試位是根據(jù)指令譯碼輸入CA1、CA2的狀態(tài)為測試條件，通過修改下地址字段微地址的mA0、mA1位產(chǎn)生3路分支轉(zhuǎn)移，使微程序分別轉(zhuǎn)移到寫機(jī)器指令、讀機(jī)器指令、和執(zhí)行機(jī)器指令三種狀態(tài)的微程序的入口。P1判別測試位是根據(jù)指令中的前4位操作碼IR7、IR6、IR5、IR4的狀態(tài)為測試條件，通過修改下地址字段微地址的mA3、mA2、mA1、mA0位產(chǎn)生16路分支轉(zhuǎn)移，使微程序分別轉(zhuǎn)移到IN指令、ADD指令、MOV指令、OUT指令、RRC指令等16條機(jī)器指令執(zhí)行階段的微程序的入口。P2判別測試位是根據(jù)指令中的2位操作碼IR3、IR2的狀態(tài)為測試條件，通過修改下地址字段微地址的mA1、mA0位產(chǎn)生4路分支轉(zhuǎn)移，使微程序分別轉(zhuǎn)移到LDA指令、STA指令、BZC指令和JMP指令4條機(jī)器指令執(zhí)行階段的微程序的入口。1.5.2微程序順序控制方法微程序順序控制方式也即微程序執(zhí)行過程中下一條微指令地址的確定方式。常用的有兩種方式：計(jì)數(shù)增量方式和“下地址場”斷定方式。計(jì)數(shù)增量方式是指微程序在執(zhí)行過程中，通過微程序控制部件中的微地址計(jì)數(shù)器MPC增量計(jì)數(shù)，來產(chǎn)生下一條微指令地址。因此，采用這種方式的微指令格式中可以不設(shè)置“下地址場”字段，微程序存儲在控存的若干個(gè)連續(xù)單元中。“下地址場”斷定方式是指微程序在執(zhí)行過程中，通過微程序控制部件中的微地址形成電路，直接接受微指令中“下地址場”字段的信息，來產(chǎn)生下一條微指令地址。因此，采用這種方式的微指令格式中設(shè)有“下地址場”字段，一條機(jī)器指令所對應(yīng)的微程序在控存中可以不連續(xù)存放。本實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的順序控制是采用“下地址場”斷定方式。無論是在微程序的順序執(zhí)行過程中，還是最后一條微指令執(zhí)行結(jié)束之后進(jìn)入下一條機(jī)器指令的取指過程，都是由微指令中“下地址場”字段的微地址，通過微程序控制部件中的微地址形成電路，直接來產(chǎn)生下一條微指令地址。微程序控制部件組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.12。圖1.12 微程序控制部件組成結(jié)構(gòu)示意圖1.6編寫各指令的微程序根據(jù)指令執(zhí)行流程和微指令格式，編寫各指令對應(yīng)的微程序中每條微指令的編碼（分別寫出2進(jìn)制和16進(jìn)制編碼）表1.1 IN指令的編碼微地址（二進(jìn)制）S3S2S1 S0 M CN WE 1A 1BF1F2F3UA5-UA0000001000000000101101101000010000010000000010 110111111111101111101000000010110111000010000010100000000011 000111111000001表1.2 OUT指令的編碼微地址（二進(jìn)制）S3S2S1 S0 M CN WE 1A 1BF1F2F3UA5-UA0000001000000000101101101000010000010000000010 110111111111101111101000000010110111000010000010101000000101111 010111000001表1.3 JMP指令相對尋址的編碼微地址（二進(jìn)制）S3S2S1 S0 M CN WE 1A 1BF1F2F3UA5-UA0000001000000000101101101000010000010000000010 110111111111101111101000000010110111000010000010011000000000101101 101100110100110000000010 100111111100111100111000000000 010101111100000101000100101000 101100111101001101001100101000 100 100 100100000表1.4 INC指令相對尋址的編碼000010000000010110111 111111101111101000000010110111 000010000010011000000000101101 101100110 011011000000000 100 000 111 110010 110010000000000 000 001 111 000001 表1.5 MOV指令相對尋址的編碼000010000000010 110111111111101111101000000010110111000010000010011000000000101101 1011001100110000000000000000001110000012.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組裝2.1實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)（各種芯片管腳和功能圖在附錄中列出）運(yùn)算器部分由算術(shù)邏輯單元ALU 74LS181（U29、U30）、暫存器74LS273（U27、U28）、三態(tài)門74LS244（U31）和進(jìn)位控制電路GAL芯片（U32）等組成。電路圖見圖2.1。圖2.1 運(yùn)算器部分電路圖2.2實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組裝根據(jù)各部分的組成,連線步驟如下:R0G-R2G(寄存器堆電路) R0G-R2G(指令寄存器電路) LR0-LR2(寄存器堆電路) LR0-LR2(指令寄存器電路) IR2-IR7(指令寄存器電路) IR2-IR7(指令寄存器電路) IO0-IO3(指令寄存器電路) IO0-IO3(指令寄存器電路) CA1(指令寄存器電路)E4(控制總線) CA2(指令寄存器電路)E5(控制總線) Y2(I/O控制電路)D-G(輸出顯示電路) Y1(I/O控制電路)CE(主存儲器電路) WR(輸出顯示電路)W/R(讀寫控制電路) F1-F4(控制總線)T1-T4(讀寫控制電路) AD7-AD0(地址總線)MA7-MA0(主存儲器電路) WE(主存儲器電路)W/R(讀寫控制電路) ALUJ2(運(yùn)算器電路) BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) ALUJ1(運(yùn)算器電路) BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) PCJ1(程序計(jì)數(shù)器電路) BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) RJ1(寄存器堆電路) BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) MC16-MC17(微程序控制器電路)1A-1B(I/O控制電路) 299-G(微程序控制器電路) 299-G(運(yùn)算器電路) MC24-MC19(微程序控制器電路) S3-CN(運(yùn)算器電路) LDR1(微程序控制器電路)LDR1(運(yùn)算器電路) LDR2(微程序控制器電路)LDR2(運(yùn)算器電路) ALU-G(微程序控制器電路)ALU-G(運(yùn)算器電路) AR(微程序控制器電路)AR(運(yùn)算器電路) PC-G(微程序控制器電路)PC-G(程序計(jì)數(shù)器電路) LOAD(微程序控制器電路)LOAD(程序計(jì)數(shù)器電路) LPC(微程序控制器電路)LPC(程序計(jì)數(shù)器電路) LRi(微程序控制器電路)LRi(指令譯碼電路) RAG-RCG(微程序控制器電路)RAG-RCG(指令譯碼電路) SA5-SA0(微程序控制器電路)SA5-SA0(指令譯碼電路) P1-P4(微程序控制器電路)P1-P4(指令譯碼電路) LDIR(微程序控制器電路)LDIR(指令寄存器電路) UAJ1(微程序控制器電路)C1-C6(控制總線) MC18(微程序控制器電路)WE(讀寫控制電路) LAR(微程序控制器電路)LAR(地址寄存器電路) D0-D7(輸出顯示電路) BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) MD7-MD0(主存儲器電路)BD7-BD0(數(shù)據(jù)總線) 按照組裝圖將各接口處用連接線連接起來，連線時(shí)應(yīng)按如下方法：對于橫排座，應(yīng)使排線插頭上的箭頭面向自己插在橫排座上；對于豎排座，應(yīng)使排線插頭上的箭頭面向左邊插在豎排座上。實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)接線圖如圖2.5.圖2.5 實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的接線圖3.實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的調(diào)試過程 3.1 調(diào)試前準(zhǔn)備1、按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)說明書連接硬件系統(tǒng) 2、啟動實(shí)驗(yàn)軟件，打開實(shí)驗(yàn)課題菜單，選中實(shí)驗(yàn)課題打開實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)對話窗口：讀寫微指令操作時(shí)如圖3.1圖3.1 微指令操作 1) 寫:在編輯框中輸入實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的微指令程序(格式：兩位八進(jìn)制微地址+空格+六位十六進(jìn)制微代碼),或直接打開隨機(jī)附帶的程序EX6.MSM，將實(shí)驗(yàn)箱上的K4K3K2K1撥至“0010”寫狀態(tài)，然后按寫入按鈕,微程序?qū)懭肟刂拼鎯ζ麟娐? 2) 讀:將實(shí)驗(yàn)箱上的K4K3K2K1撥至“0100”讀狀態(tài)，在“讀出微地址”欄中填入兩位八進(jìn)制地址，按讀出按鈕,則相應(yīng)的微代碼顯示在“讀出微代碼”欄中; 3)保存:按保存按鈕,微程序代碼保存在一給定文件(*.MSM)中; 4)打開:按打開按鈕,打開已有的微程序文件,并顯示在編輯框中 機(jī)器指令操作如圖3.2圖3.2 機(jī)器指令操作1) 寫:在編輯框中輸入實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中機(jī)器指令程序(格式：兩位十六進(jìn)制地址+空格+2位或4位十六進(jìn)制代碼),或直接打開隨機(jī)附帶的程序EX6.ASM，將實(shí)驗(yàn)箱上的K4K3K2K1撥至“0101”運(yùn)行狀態(tài)，撥動“CLR”開關(guān)對地址和微地址清零，然后按寫入按鈕,機(jī)器指令寫入存儲器電路;注：對于8位機(jī)，十六進(jìn)制代碼為2位；對于16位機(jī)，十六進(jìn)制代碼可以是2位，也可以是4位。 2) 讀:將實(shí)驗(yàn)箱上的K4K3K2K1撥至“0101”運(yùn)行狀態(tài)，在“讀出指令地址”欄中填入兩位十六進(jìn)制地址，撥動“CLR”開關(guān)對地址和微地址清零，然后按讀出按鈕,則相應(yīng)的指令代碼顯示在“讀出指令代碼”欄中 3)保存:按保存按鈕,機(jī)器指令程序保存在一給定文件(*.ASM)中 4)打開:按打開按鈕,打開已有的機(jī)器指令程序文件,并顯示在編輯框中 5)單步:在運(yùn)行狀態(tài)下運(yùn)行程序前，先撥動“CLR”開關(guān)對地址和微地址清零，然后每按一次單步按鈕,執(zhí)行一條微指令。可從實(shí)驗(yàn)箱的指示燈和顯示LED觀察單步運(yùn)行的結(jié)果。 6)連續(xù):在連續(xù)運(yùn)行程序前，先撥動“CLR”開關(guān)對地址和微地址清零，然后按連續(xù)按鈕,可連續(xù)執(zhí)行程序?？蓮膶?shí)驗(yàn)箱的指示燈和顯示LED觀察連續(xù)運(yùn)行的結(jié)果。 7)停止:在連續(xù)運(yùn)行程序過程中，可按停止”按鈕暫停程序的執(zhí)行。此時(shí)地址和微地址并不復(fù)位，仍可以從暫停處單步或連續(xù)執(zhí)行.3.2程序調(diào)試過程及調(diào)試結(jié)果測試數(shù)據(jù)為05H十六進(jìn)制數(shù): 圖 3.3 輸入數(shù)據(jù)(1) 在操作菜單中單擊“連續(xù)”, 撥動“CLR”開關(guān)對地址和微地址清零。(2) 在彈出的對話框中輸入十六進(jìn)制數(shù) 01H，觀察輸出顯示電路的電子屏01= 0000 0001（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)顯示燈顯示 0000 0001(3) 程序繼續(xù)執(zhí)行，把這個(gè)二進(jìn)制數(shù)存放在存儲器R0中，再輸入05H，觀察輸出顯示電路的電子屏05= 0000 0101（二進(jìn)制） 數(shù)據(jù)顯示燈顯示 0000 0101(4) 接下來對R2執(zhí)行INC 輸出R2為0000 0110 執(zhí)行mov R2，R0 輸出R0為 0000 01103.3 結(jié)果分析本實(shí)驗(yàn)的機(jī)器指令程序執(zhí)行順序如下：地址機(jī)器碼 助記符號 說明00 44 IN #data，R0 （功能DATA - rd）01 46 IN #data，R2 （功能DATA - rd）02 BA INC R2 （功能 rd + 1 - rd）03 5A OUT R2 （功能Ri的值 - LED輸出）04 88 MOV R2, R0 （功能rs - rd）05 58 OUT R0 （功能Ri的值 - LED輸出）06 08 JMP 00H （功能ADDR - PC） 07 00理論值：輸入值為01H，存到R0，再輸入05H存入R2，再將R2中的值加1，輸出R2后將結(jié)果再放到R0中，輸出R0的值為06H。實(shí)驗(yàn)值：LED先輸出06H，設(shè)計(jì)成功。 圖3.4 輸出結(jié)果圖經(jīng)過試驗(yàn)證明，試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值一致。(A).在實(shí)驗(yàn)中，寫入微指令與機(jī)器指令代碼的時(shí)候要注意K1 K2 K3 K4的開關(guān)順序，了解循環(huán)移位的原理及掌握微指令各式的各字段的功能是試驗(yàn)成功的關(guān)