計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教程

1、第1章教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)一系統(tǒng)功能及特點(diǎn)計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是西安唐都科教儀器公司推出的一套高效的、開放性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過對(duì)多種原理性計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和調(diào)試來高效率地支持“計(jì)算機(jī)組成原理”和“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”等課程的開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為高校各個(gè)教學(xué)層次的計(jì)算機(jī)原理教學(xué)提供了完善的解決方案。系統(tǒng)有如下功能特點(diǎn)： 1結(jié)構(gòu)清晰的單元式實(shí)驗(yàn)電路，可構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度的原理性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用部件單元式結(jié)構(gòu)，包括運(yùn)算器及數(shù)據(jù)通路、存儲(chǔ)器、控制器、信號(hào)及時(shí)序控制、內(nèi)總線、外總線、外圍接口及輸入輸出設(shè)備、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷扔?jì)算機(jī)部件的單元電路，用戶可使用排線連接方式或計(jì)算機(jī)

2、電子自動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)方式，根據(jù)自己所設(shè)計(jì)的模型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)方案，來構(gòu)造出不同結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度的原理性計(jì)算機(jī)，使學(xué)生能夠?qū)τ?jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)有清楚的認(rèn)識(shí)和理解。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有完全的開放性，增強(qiáng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力系統(tǒng)所具有的軟硬件結(jié)構(gòu)對(duì)用戶的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有完全的開放性，其數(shù)據(jù)線、地址線、控制線都由用戶來操作連接，系統(tǒng)中的運(yùn)算器結(jié)構(gòu)、控制器結(jié)構(gòu)及微程序指令的格式及定義均可由用戶根據(jù)教學(xué)需要來做靈活改變或重新設(shè)計(jì)。這對(duì)于用戶自行設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)及不同復(fù)雜程度的模型計(jì)算機(jī)提供了強(qiáng)大的軟硬件操作平臺(tái)，從而避免了單純驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，極大提高了學(xué)生計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)能力。3通用邏輯器件和大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷嘟Y(jié)合，可面向不同

3、層次的學(xué)生系統(tǒng)采用通用邏輯器件和大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷⒂玫姆绞?，既能給熟練掌握復(fù)雜邏輯系統(tǒng)設(shè)計(jì)的學(xué)生提供高檔的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，又能對(duì)不熟悉這些內(nèi)容的學(xué)生提供易操作的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。符合循序漸進(jìn)、先基礎(chǔ)后提高的教學(xué)原則。4具有實(shí)時(shí)調(diào)試功能的圖形方式操作界面，也可用于多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)具有與PC 微機(jī)聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)調(diào)試的功能，提供了圖形方式的調(diào)試界面，在調(diào)試過程中可動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示模型計(jì)算機(jī)各部件之間的數(shù)據(jù)傳送以及各部件和總線上的所有信息。這種圖形調(diào)試界面也可用于多媒體輔助教學(xué)，從而獲得極佳的教學(xué)效果。5多種輸入輸出方式及邏輯信號(hào)測量功能，實(shí)驗(yàn)操作及觀察更容易系統(tǒng)提供多種輸入輸出方式。通過RS-232 串口與PC 微機(jī)

4、聯(lián)機(jī)，可在PC 機(jī)上進(jìn)行編程并向系統(tǒng)裝載實(shí)驗(yàn)程序，在圖形界面下進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試及運(yùn)行。另外還具有兩路邏輯信號(hào)測量平臺(tái)，可在PC 機(jī)上看到信號(hào)測量波形；如單獨(dú)使用本系統(tǒng)，則可通過開關(guān)及LED 以二進(jìn)制碼形式進(jìn)行編程、顯示及調(diào)試運(yùn)行。6實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)時(shí)在線檢測功能，便于檢查接線錯(cuò)誤系統(tǒng)具有實(shí)驗(yàn)電路檢測功能，通過人機(jī)交互方式可實(shí)時(shí)在線檢測各實(shí)驗(yàn)單元電路的好壞以及模型機(jī)實(shí)驗(yàn)線路連接是否正確。二系統(tǒng)與PC 聯(lián)機(jī)說明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的B 型針RS-232C 串口插座，使用配套的串行通訊電纜分別插在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及PC 微機(jī)的串口，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PC 的聯(lián)機(jī)操作。系統(tǒng)配套的集成操作軟件具有專為聯(lián)機(jī)操而開發(fā)的圖形方

5、式操作界面，其操作簡便、直觀且具有動(dòng)態(tài)調(diào)試功能，可以完全根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路圖來實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的顯示用戶設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)流的流向、數(shù)據(jù)值、控制線和各單元的內(nèi)容。本系統(tǒng)軟件是通過PC 機(jī)串行口向?qū)嶒?yàn)系統(tǒng)上的單片機(jī)控制單元發(fā)送指令，由實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的單片機(jī)直接對(duì)程序存儲(chǔ)器、微程序控制器進(jìn)行讀寫，控制單拍或單步微程序、單步機(jī)器指令和程序連續(xù)運(yùn)行等操作，實(shí)時(shí)監(jiān)測各數(shù)據(jù)流和控制流的情況，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形方式下的系統(tǒng)跟蹤調(diào)式和運(yùn)行。系統(tǒng)通訊電纜連接方式如圖1.3-1： 圖1.3-1 PC 機(jī)和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)用串行口連接方式三軟件的安裝與卸載軟件運(yùn)行環(huán)境操作系統(tǒng)：中英文Windows 95/98/ 2000/ NT/M

6、E 最低配置：CPU：奔騰133Mhz 內(nèi)存：16MB 顯示卡：標(biāo)準(zhǔn)VGA，256 色顯示模式以上硬盤：15MB 以上驅(qū)動(dòng)器：2X 倍速CD-ROM 以上其它設(shè)備：鼠標(biāo)器建議配置：CPU：奔騰166 或更高內(nèi)存：16MB 以上顯示卡：SVGA，16K 色以上顯示模式，分辨率800600。其它設(shè)備同“最低配置”安裝軟件安裝操作如下：可以通過“資源管理器”，找到光盤驅(qū)動(dòng)器本軟件安裝目錄下的Setup.EXE，雙擊執(zhí)行它，按屏幕提示進(jìn)行安裝操作?！癟DN-CM+1.03(W)”安裝成功后，在“開始”的“程序”里將出現(xiàn)“CMPP”程序組，點(diǎn)擊“CMPP”即可執(zhí)行程序。啟動(dòng)軟件軟件的啟動(dòng)方式有三種: 用

7、戶可以在【開始】/【程序】菜單中單擊“CMPP”的程序組啟動(dòng)。用戶也可以在【開始】/【程序】/【啟動(dòng)】菜單中啟動(dòng)“CMPP”。用戶在安裝“TDN-CM+1.03(W)”以后桌面上自動(dòng)出現(xiàn)“CMPP”快捷鍵，用戶直接在桌面上雙擊快捷鍵就可以啟動(dòng)該程序組。卸載軟件聯(lián)機(jī)軟件提供了自卸載功能，使您可以方便地刪除“TDN-CM+1.03(W) ”的所有文件、程序組或快捷方式。單擊【開始】/【程序】打開“CMPP”的程序組，然后運(yùn)行“卸載”項(xiàng)，就可執(zhí)行卸載功能，按照屏幕提示操作即可以安全、快速地刪除“TDN-CM+1.03(W)”。四功能介紹（一）界面窗口介紹主界面主要分為三部分：指令區(qū)、輸出區(qū)和圖形區(qū)，

8、下面分別加以介紹。指令區(qū)：分為兩部分，即機(jī)器指令區(qū)和微指令區(qū)，在指令區(qū)的下方有兩個(gè)Tab 按鈕，您可以通過按鈕在兩者之間來回切換。機(jī)器指令區(qū)：分為兩列，第一列為下位機(jī)主存地址（00FF，共256 個(gè)單元），第二列為每一地址中所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。如果串口通訊正常且系統(tǒng)不忙（即串口沒有被占用），您可以直接修改指定單元的內(nèi)容，方法是用鼠標(biāo)單擊要修改單元的數(shù)據(jù)，此單元格會(huì)變成一個(gè)編輯框，等待您輸入，該編輯框只接收兩位合法的16 進(jìn)制數(shù)（請(qǐng)注意：非16 進(jìn)制數(shù)不認(rèn)），如果輸入正確，您可以按回車鍵確認(rèn)，或用鼠標(biāo)點(diǎn)擊別的區(qū)域，這樣就完成了修改工作。如果想要結(jié)束修改，您可以按下ESC 鍵，編輯框就會(huì)自動(dòng)消失,恢復(fù)顯

9、示原來的值。一旦編輯框出現(xiàn)，您可以通過上下鍵讓編輯框上下移動(dòng)，從而選中需要修改的地址單元。如果輸入不正確，如輸入少于2 個(gè)字符，則不進(jìn)行修改。微指令區(qū)：分為兩列，第一列為下位機(jī)微控器地址（003F，共64 個(gè)單元），第二列為 每一地址中所對(duì)應(yīng)的微指令，共6 字節(jié)，對(duì)應(yīng)微控器的微指令24 位。如果串口通訊正常且系統(tǒng)不忙（即串口沒有被占用），您可以直接修改指定單元的內(nèi)容，方法是用鼠標(biāo)單擊要修改單元的數(shù)據(jù)，此單元格會(huì)變成一個(gè)編輯框，等待您輸入，該編輯框只接收6 位合法的16 進(jìn)制數(shù)（請(qǐng)注意：非16 進(jìn)制數(shù)不認(rèn)），如果輸入正確，您可以按回車鍵確認(rèn)，或用鼠標(biāo)點(diǎn)擊別的區(qū)域，這樣就完成了修改工作。如果想要結(jié)

10、束修改，您可以按下ESC 鍵，編輯框就會(huì)自動(dòng)消失。一旦編輯框出現(xiàn)，您可以通過上下鍵讓編輯框上下移動(dòng)，從而選中需要修改的地址單元。如果輸入不正確，如輸入少于6 個(gè)字符，則不進(jìn)行修改。輸出區(qū)：分為三頁：輸出頁、測試頁和結(jié)果頁。輸出頁：在打開復(fù)雜模型機(jī)數(shù)據(jù)通路圖或重疊模型機(jī)數(shù)據(jù)通路圖，并運(yùn)行程序時(shí)用來顯示下條將要執(zhí)行的24 位微碼及其微地址，這是和下位機(jī)一起實(shí)時(shí)變動(dòng)的。測試頁：在您進(jìn)行復(fù)雜模型機(jī)系統(tǒng)測試時(shí)為您提供信息。顯示當(dāng)前下位機(jī)正在測試的單元及測試結(jié)果。結(jié)果頁：基本上是一個(gè)公共區(qū)域，用來顯示一些提示信息或一些錯(cuò)誤信息，如RISC 模型機(jī)中，如果上位機(jī)檢測到下位機(jī)運(yùn)行有誤，就會(huì)在這一區(qū)域加以顯示，

11、為您提供信息。保存或裝載程序時(shí)也會(huì)在這一區(qū)域?yàn)槟峁┮恍┨崾拘畔?。圖形區(qū)：這一區(qū)域是您操作的主要區(qū)域，您可以在此區(qū)域編輯相應(yīng)的指令，可以顯示各個(gè)模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路圖，可以打開示波器界面等。（二）功能菜單介紹1文件菜單項(xiàng)：文件菜單提供了以下命令：新建建立一個(gè)新文檔。打開打開一個(gè)現(xiàn)存文檔。關(guān)閉關(guān)閉一個(gè)打開的文檔。保存用同樣的文件名保存一個(gè)打開的文檔。另存為用指定的文件名保存一個(gè)打開的文檔。打印打印一個(gè)文檔。打印預(yù)覽在屏幕上按被打印出的格式顯示文檔。打印設(shè)置選擇一個(gè)打印機(jī)以及打印機(jī)連接。退出退出CMPP。新建（N）： 用此命令在CMPP 中建立一個(gè)新文檔。在文件新建對(duì)話框中選擇您所要建立的新文件的類型

12、。打開（O） 用此命令在一個(gè)新的窗口中打開一個(gè)現(xiàn)存的文檔。您可同時(shí)打開多個(gè)文檔。您可用窗口菜單在多個(gè)打開的文檔中切換。關(guān)閉（C） 用此命令來關(guān)閉包含活動(dòng)文檔的所有窗口。CMPP 會(huì)建議您在關(guān)閉文檔之前保存對(duì)您的文檔所做的改動(dòng)。如果您沒有保存而關(guān)閉了一個(gè)文檔，您將會(huì)失去自從您最后一次保存以來所做的所有改動(dòng)。在關(guān)閉一無標(biāo)題的文檔之前，CMPP 會(huì)顯示另存為對(duì)話框，建議您命名和保存文檔。保存（S） 用此命令將活動(dòng)文檔保存到它的當(dāng)前的文件名和目錄下。當(dāng)您第一次保存文檔時(shí)，CMPP 顯示另存為對(duì)話框以便您命名您的文檔。如果在保存之前，您想改變當(dāng)前文檔的文件名和目錄，您可選用另存為命令。另存為（A） 用此

13、命令來保存并命名活動(dòng)文檔。CMPP 會(huì)顯示另存為對(duì)話框以便您命名您的文檔。打?。≒） 用此命令來打印一個(gè)文檔。在此命令提供的打印對(duì)話框中，您可以指明要打印的頁數(shù)范圍、副本數(shù)、目標(biāo)打印機(jī)，以及其它打印機(jī)設(shè)置選項(xiàng)。打印預(yù)覽（V） 用此命令按要打印的格式顯示活動(dòng)文檔。當(dāng)您選擇此命令時(shí)，主窗口就會(huì)被一個(gè)打印預(yù)覽窗口所取代。這個(gè)窗口可以按它們被打印時(shí)的格式顯示一頁或兩頁。打印預(yù)覽工具欄提供選項(xiàng)使您可選擇一次查看一頁或兩頁，在文檔中前后移動(dòng)，放大和縮小頁面，以及開始一個(gè)打印作業(yè)。打印設(shè)置（R） 用此命令來選擇一臺(tái)打印機(jī)和一個(gè)打印機(jī)連接。在此命令提供的打印設(shè)置對(duì)話框中，您可以指定打印機(jī)及其連接。最近使用文件

14、 您可以通過此列表，直接打開最近打開過的文件，共四個(gè)。退出（X） 用此命令來結(jié)束您CMPP 的運(yùn)行階段。您也可使用在應(yīng)用程序控制菜單上的關(guān)閉命令。2輯菜單項(xiàng)：編輯菜單提供了以下命令：撤消撤消先前的編輯操作。剪切從文檔中刪除數(shù)據(jù)并將其移到剪貼板上。復(fù)制從文檔中將數(shù)據(jù)復(fù)制到剪貼板上。粘貼從剪貼板上將數(shù)據(jù)粘貼到文檔中。撤消（U） 如果可能的話，可用此命令來撤消上一步編輯操作。該命令名會(huì)根據(jù)您所執(zhí)行的上一步操作而變化。如果您無法撤消上一步操作，菜單上的撤消命令會(huì)變成無法撤消。剪切（T） 用此命令將當(dāng)前被選取的數(shù)據(jù)從文檔中刪除并放置于剪貼板上。如當(dāng)前沒有數(shù)據(jù)被選取時(shí)，此命令則不可用。復(fù)制（C） 用此命令

15、將被選取的數(shù)據(jù)復(fù)制到剪切板上。如當(dāng)前無數(shù)據(jù)被選取時(shí)，此命令則不可用。粘貼（P） 用此命令將剪貼板上內(nèi)容的一個(gè)副本插入到插入點(diǎn)處。如剪貼板是空的，此命令則不可用。3查看菜單項(xiàng)：查看菜單提供了以下命令：工具欄顯示或隱藏工具欄。狀態(tài)欄顯示或隱藏狀態(tài)欄。工具欄（T） a標(biāo)準(zhǔn)工具欄（T） 用此命令可顯示和隱藏標(biāo)準(zhǔn)工具欄。標(biāo)準(zhǔn)工具欄包括了CMPP 中一些最普通命令的按鈕，如文件打開。在工具欄被顯示時(shí)，一個(gè)打勾記號(hào)出現(xiàn)在該菜單項(xiàng)目的旁邊。b指令區(qū)（W）用此命令可顯示和隱藏指令區(qū)。c輸出區(qū)（O）用此命令可顯示和隱藏輸出區(qū)。d自定義（C）見自定義項(xiàng)。狀態(tài)欄（S）此命令可用來顯示和隱藏狀態(tài)欄。狀態(tài)欄描述了被選取的

16、菜單項(xiàng)目或被按下的工具欄按鈕，以及鍵盤的鎖定狀態(tài)將要執(zhí)行的操作。當(dāng)狀態(tài)欄被顯示時(shí)，在菜單項(xiàng)目的旁邊會(huì)出現(xiàn)一個(gè)打勾記號(hào)。4端口菜單項(xiàng)：端口菜單提供了以下命令：端口1 選擇1 號(hào)串口進(jìn)行聯(lián)機(jī)。端口2 選擇2 號(hào)串口進(jìn)行聯(lián)機(jī)。端口測試對(duì)當(dāng)前選擇的串口進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試。端口1（1） 此命令用來選擇串口1 進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，該命令會(huì)對(duì)串口1 進(jìn)行初始化操作，并進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試，報(bào)告測試結(jié)果，如果聯(lián)機(jī)成功，則會(huì)將指令區(qū)初始化。端口2（2） 此命令用來選擇串口2 進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，該命令會(huì)對(duì)串口2 進(jìn)行初始化操作，并進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試，報(bào)告測試結(jié)果，如果聯(lián)機(jī)成功，則會(huì)將指令區(qū)初始化。端口測試此命令用來對(duì)當(dāng)前選擇的串口進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊

17、測試，并報(bào)告測試結(jié)果，只測一次，如果聯(lián)機(jī)成功，則會(huì)將指令區(qū)初始化。5轉(zhuǎn)儲(chǔ)菜單項(xiàng)：轉(zhuǎn)儲(chǔ)菜單提供了以下命令：保存將下位機(jī)中指令數(shù)據(jù)保存到上位機(jī)。裝載將上位機(jī)中指令數(shù)據(jù)裝載到下位機(jī)。 保存（S） 此命令將下位機(jī)中（主存，微控器）的數(shù)據(jù)保存到上位機(jī)中，您選擇該命令會(huì)彈出一個(gè)保存對(duì)話框，如下圖：可以選擇保存機(jī)器指令，此時(shí)首尾地址輸入框?qū)?huì)變亮，否則首尾地址輸入框?qū)?huì)變灰，在允許輸入的情況下您可以指定需要保存的首尾地址，微指令也是如此。保存的數(shù)據(jù)以固定格式存入*.TXT 格式的文件中，文件的路徑由您指定。機(jī)器指令格式為：$P00FF,“$”為標(biāo)記號(hào)，“P”代表機(jī)器指令，“00”為機(jī)器指令的地址，“FF”為

18、該地址中的數(shù)據(jù)。微指令格式為：$M00AA77FF,“$”為標(biāo)記號(hào)，“M”代表微指令，“00”為機(jī)器指令的地址，“AA77FF” 為該地址中的數(shù)據(jù)。裝載（L） 此命令將上位機(jī)指定文件中的數(shù)據(jù)裝載到下位機(jī)中，您選擇該命令會(huì)彈出一個(gè)打開文件對(duì)話框，如下圖：可以打開任意路徑下的*.TXT 文件，如果是合法的指令文件，系統(tǒng)將把這些指令裝載到下位機(jī)中，裝載指令時(shí)，系統(tǒng)提供了一定的檢錯(cuò)功能，如果指令文件中有錯(cuò)誤的指令，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)退出裝載，并提示錯(cuò)誤的指令行。6運(yùn)行菜單項(xiàng)：運(yùn)行菜單提供了以下命令：通路圖選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通路圖。單節(jié)拍單節(jié)拍調(diào)試。單周期單周期調(diào)試。單步微指令單步微指令調(diào)試。單步機(jī)器指令單步機(jī)器

19、指令調(diào)試。連續(xù)連續(xù)運(yùn)行。停止停止運(yùn)行。退出單節(jié)拍退出單節(jié)拍運(yùn)行模式。流動(dòng)速度對(duì)數(shù)據(jù)通路圖中數(shù)據(jù)的流動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通路圖此命令用于選擇需要的數(shù)據(jù)通路圖，您選擇該命令會(huì)彈出一個(gè)數(shù)據(jù)通路圖選擇對(duì)話框，如下圖：系統(tǒng)為您提供了四個(gè)數(shù)據(jù)通路圖，以滿足不同的實(shí)驗(yàn)的需要，但是每次只允許打開一個(gè)數(shù)據(jù)通路圖（因?yàn)閿?shù)據(jù)通路圖需要占用串口）。單節(jié)拍（P） 此命令用于向下位機(jī)發(fā)送單節(jié)拍命令，每發(fā)一次下位機(jī)將會(huì)完成一個(gè)節(jié)拍的工作。單周期（T） 此命令用于向下位機(jī)發(fā)送單周期命令，每發(fā)一次下位機(jī)將會(huì)完成一個(gè)周期的工作。單步微指令（C） 此命令用于向下位機(jī)發(fā)送單步微指令命令，每發(fā)一次下位機(jī)將運(yùn)行完一條微指令。 單步機(jī)器指令（

20、M） 此命令用于向下位機(jī)發(fā)送單步機(jī)器指令命令，每發(fā)一次下位機(jī)將會(huì)運(yùn)行完一條機(jī)器指令。連續(xù)（R） 此命令用于向下位機(jī)發(fā)送連續(xù)運(yùn)行命令，一旦發(fā)下該命令，下位機(jī)將會(huì)進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，直到您發(fā)送停止命令。停止（S） 如果您已經(jīng)發(fā)送了連續(xù)運(yùn)行命令，使得下位機(jī)進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，那么此命令可以使得下位機(jī)停止運(yùn)行，每次都得將當(dāng)前指令周期運(yùn)行完成后才能停止運(yùn)行。退出單節(jié)拍（E） 此命令項(xiàng)用于退出單節(jié)拍運(yùn)行模式，如果程序運(yùn)行在單節(jié)拍模式下，是不允許用戶直接修改機(jī)器指令和微指令的，只有在其退出單節(jié)拍運(yùn)行模式后才能直接修改。其實(shí)退出單節(jié)拍模式就是將本周期運(yùn)行完畢，當(dāng)用戶選擇單步機(jī)器指令或是連續(xù)運(yùn)行時(shí)將會(huì)自動(dòng)退出單節(jié)拍

21、運(yùn)行模式。流動(dòng)速度（L） 此命令用于指定數(shù)據(jù)通路圖中數(shù)據(jù)的流動(dòng)速度，您選擇該命令會(huì)彈出一個(gè)流動(dòng)速度設(shè)置對(duì)話框，如下圖：可以通過設(shè)置滑動(dòng)塊的位置來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的流動(dòng)速度，按下恢復(fù)按鈕將會(huì)設(shè)置成默認(rèn)值。7波形菜單項(xiàng)：波形菜單提供了以下命令：啟動(dòng)啟動(dòng)示波器。放大放大波形?？s小縮小波形。暫停暫停波形數(shù)據(jù)采集。繼續(xù)繼續(xù)采集波形數(shù)據(jù)。左移使游標(biāo)左移一個(gè)單位。右移使游標(biāo)右移一個(gè)單位。快速左移使游標(biāo)左移五個(gè)單位?？焖儆乙剖褂螛?biāo)右移五個(gè)單位。啟動(dòng)（R）用此命令用來啟動(dòng)CM+雙蹤邏輯示波器，下位機(jī)已啟動(dòng)示波器，該命令項(xiàng)變灰。放大（M）用此命令用來放大波形的顯示?？s?。↙）用此命令用來縮小波形的顯示。暫停（S）用此命令

22、用來暫停波形數(shù)據(jù)的采集，穩(wěn)定波形的顯示，并顯示游標(biāo)。繼續(xù)（C）用此命令用來繼續(xù)采集波形數(shù)據(jù)，并使游標(biāo)消失，實(shí)時(shí)顯示波形。左移（N）在波形暫停狀態(tài)下此命令用來左移游標(biāo)，每發(fā)一次該命令，游標(biāo)左移一個(gè)單位。右移（M） 在波形暫停狀態(tài)下此命令用來右移游標(biāo)，每發(fā)一次該命令，游標(biāo)右移一個(gè)單位?？焖僮笠圃诓ㄐ螘和顟B(tài)下此命令用來快速左移游標(biāo)，每發(fā)一次命令，游標(biāo)左移五個(gè)單位?？焖儆乙圃诓ㄐ螘和顟B(tài)下此命令用來快速右移游標(biāo)，每發(fā)一次命令，游標(biāo)右移五個(gè)單位。8測試菜單項(xiàng)：測試菜單提供了以下命令。開始：開始啟動(dòng)系統(tǒng)測試。停止：停止系統(tǒng)測試。開始（S） 如果您啟動(dòng)的是復(fù)雜模型機(jī)的數(shù)據(jù)通路圖，此命令可以啟動(dòng)系統(tǒng)測試，系

23、統(tǒng)測試將會(huì)逐單元地測試復(fù)雜模型機(jī)系統(tǒng)，并報(bào)告測試結(jié)果。停止（E） 如果您已啟動(dòng)了系統(tǒng)測試功能，用此命令可以停止系統(tǒng)測試。9窗口菜單項(xiàng)：窗口菜單提供了以下命令。這些命令使您能在應(yīng)用程序窗口中安排多個(gè)文檔的多個(gè)視圖：新建窗口：建立一個(gè)查看同樣文檔的新窗口。層疊：按重疊方式安排窗口。平鋪：按互不重疊平鋪方式安排窗口。安排圖標(biāo)：安排已關(guān)閉窗口的圖標(biāo)。轉(zhuǎn)到指定的窗口。新建窗口（N） 用此命令來打開一個(gè)具有與活動(dòng)的窗口相同內(nèi)容的新窗口。您可同時(shí)打開數(shù)個(gè)文檔窗口以顯示文檔的不同部分或視圖。如果您對(duì)一個(gè)窗口的內(nèi)容做了改動(dòng)，所有其它包含同一文檔的窗口也會(huì)反映出這些改動(dòng)。當(dāng)您打開一個(gè)新的窗口，這個(gè)新窗口就成了活動(dòng)

24、的窗口并顯示于所有其它打開窗口之上。層疊（C） 用此命令按相互重疊形式來安排多個(gè)打開的窗口。平鋪（T） 用此命令按互不重疊形式來安排多個(gè)打開的窗口。排列圖標(biāo)（A） 用此命令在主窗口的底部安排被最小化的窗口的圖標(biāo)。如果在主窗口的底部有一個(gè)打開的窗口，則有可能會(huì)看不見某些或全部圖標(biāo)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶@個(gè)文檔窗口的下面。窗口選擇CMPP 在窗口菜單的底部顯示出當(dāng)前打開的文檔窗口的清單。有一個(gè)打勾記號(hào)出現(xiàn)在活動(dòng)的窗口的文檔名前。從該清單中挑選一個(gè)文檔可使其窗口成為活動(dòng)窗口。10幫助菜單項(xiàng)：幫助菜單提供以下的命令，為您提供使用這個(gè)應(yīng)用程序的幫助：幫助主題提供您可從其得到幫助的主題索引。關(guān)于顯示這個(gè)應(yīng)用程序的版

25、本號(hào)。幫助主題（H） 用此命令來顯示幫助的開場屏幕。從此開場屏幕，您可跳到關(guān)于使用CMPP 的一步指令以及各種不同類型參考資料。關(guān)于（A）CMPP用此命令來顯示您的CMPP 版本的版權(quán)通告和版本號(hào)碼。11關(guān)于自定義功能介紹系統(tǒng)為您提供了方便的快捷鍵設(shè)置方式，您可以通過自定義的方法定做自己的操作界面。自定義設(shè)置是一個(gè)對(duì)話框，此對(duì)話框上有幾個(gè)屬性頁，分別為：命令、工具欄、鍵盤、菜單、選項(xiàng)，下面分別加以介紹。命令屬性頁：其頁面如下：該屬性頁主要三項(xiàng)：類別、命令、說明。類別：列出了應(yīng)用程序所有的菜單項(xiàng)。 命令：列出了選中的菜單項(xiàng)中所對(duì)應(yīng)的菜單命令。如上圖中選中的是“文件”菜單項(xiàng)，則在“命令”欄中列出了

26、“文件”項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的菜單命令。說明：如果選中了一個(gè)菜單命令，則在說明欄中注明該菜單命令的作用。工具欄屬性頁：其頁面如下：這一屬性頁用來設(shè)置工具欄，系統(tǒng)提供了三個(gè)工具欄，您可以在此控制其顯示或隱藏。并且，如果選中某一工具欄，可以勾上右下角的“顯示文件本（S）”，使每一按鈕下都顯示該按鈕的名稱。鍵盤屬性頁：其頁面如下：該屬性頁用來設(shè)置菜單命令的快捷鍵。方法是：在“類別”欄選擇菜單項(xiàng)，然后在“命令”欄選擇需設(shè)置快捷鍵的菜單命令，此時(shí)說明欄會(huì)列出該菜單命令的作用，如果該菜單命令已設(shè)置了快捷鍵，則在“快捷鍵”欄會(huì)顯示已設(shè)置的快捷鍵。如要設(shè)置新的快捷鍵，則可在“請(qǐng)按新快捷鍵”欄中鍵入新的快捷鍵，然后按下指定

27、按鈕即可。如要?jiǎng)h除已有的快捷鍵，只要在“快捷鍵”欄中選中需刪除的快捷鍵，然后按下刪除按鈕即可。菜單屬性頁：其頁面如下：在該屬性頁中，您可以設(shè)置程序運(yùn)行時(shí)主框架的菜單，但建議用默認(rèn)值，也可以設(shè)置菜單展開時(shí)的動(dòng)畫，以及是否產(chǎn)生菜單陰影。選項(xiàng)屬性頁：其頁面如下：該屬性頁用來設(shè)置工具欄的一些特性，如果勾上“顯示關(guān)于工具欄的提示（T）”，使鼠標(biāo)在某一按鈕上停留片刻，則會(huì)顯示該按鈕的作用提示條。如果勾上“在屏幕提示中顯示快捷方式（K）”，則在顯示按鈕作用提示條時(shí)還會(huì)顯示該按鈕的快捷鍵。大圖標(biāo)：使工具欄按鈕顯示為大圖標(biāo)。 五實(shí)驗(yàn)程序清單在安裝程序后，系統(tǒng)會(huì)將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的實(shí)驗(yàn)程序?qū)?yīng)的存盤文件拷貝到安裝目錄

28、下CMPPSample 目錄中，其對(duì)應(yīng)文件分別為：EX.TXT 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件EX1.TXT 簡單模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件EX2.TXT 帶進(jìn)位移位模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件EX3.TXT 復(fù)雜模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件8255.TXT 擴(kuò)展8255 實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件8253.TXT 擴(kuò)展8253 實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件8259.TXT 具有中斷處理功能模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件RISC.TXT 基于RISC 處理器構(gòu)成的模型機(jī)機(jī)器指令存盤文件CHD.TXT 基于重疊技術(shù)構(gòu)成的模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令及微指令存盤文件LS

29、H.TXT 基于流水技術(shù)構(gòu)成的模型機(jī)實(shí)驗(yàn)機(jī)器指令存盤文件對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的所有CPLD 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的源程序也都安裝于CMPPCPLD 目錄中，其對(duì)應(yīng)文件目錄分別為：ALU_ABL 以ABEL 語言描述的并行加法器實(shí)驗(yàn)ALU_P 以原理圖描述的并行加法器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)MULTIPLY 乘法器實(shí)驗(yàn)1032FIFO FIFO 實(shí)驗(yàn)COM_LOC 硬布線控制器實(shí)驗(yàn)BUS_CTR 總線控制實(shí)驗(yàn)MICROP 用CPLD 實(shí)現(xiàn)模型計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 8259 8259 實(shí)驗(yàn)RISC RISC 實(shí)驗(yàn)CHD1032 重疊實(shí)驗(yàn) LSH1032 流水實(shí)驗(yàn) 六注意問題在使用的過程中可能會(huì)碰到一些常見問題，現(xiàn)列出來須加以注意：1啟動(dòng)應(yīng)

30、用程序時(shí)報(bào)告串口初始化失敗。這說明當(dāng)前串口已經(jīng)被別的應(yīng)用程序占用，或該串口不存在，您可以關(guān)閉占用串口的程序或換一個(gè)串口試試，如果提示問題依舊，請(qǐng)重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)再運(yùn)行程序。2程序啟動(dòng)時(shí)報(bào)告串口通訊失敗。這說明當(dāng)前程序已完成對(duì)串口的初始化工作，但是上位機(jī)和下位機(jī)的連接不正常，請(qǐng)確認(rèn)下位機(jī)電源已經(jīng)打開，串口線兩端接觸良好，上位機(jī)串口連接在軟件設(shè)定的串口號(hào)上，一切沒問題后再進(jìn)行一次串口測試，可以得到測試報(bào)告。3測試功能不能使用。因?yàn)橄到y(tǒng)測試功能只針對(duì)復(fù)雜模型機(jī)數(shù)據(jù)通路圖而言，所以只有在您打開復(fù)雜模型機(jī)數(shù)據(jù)通路圖后才可以進(jìn)行系統(tǒng)測試，系統(tǒng)測試應(yīng)在下位機(jī)按實(shí)驗(yàn)要求將實(shí)驗(yàn)連線連好后才進(jìn)行。4示波器游標(biāo)不能快

31、速移動(dòng)。實(shí)際上您可以通過鼠標(biāo)將游標(biāo)拽動(dòng)任何合法的位置，當(dāng)您將鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)到游標(biāo)附近時(shí)光標(biāo)會(huì)變成拽取狀，此時(shí)按下鼠標(biāo)左鍵就可以拖動(dòng)游標(biāo)了。5輸出區(qū)和指令區(qū)不能相互重疊。在拖動(dòng)輸出時(shí)按下Ctrl 鍵，就可以將兩個(gè)區(qū)域重疊起來了。6單節(jié)拍運(yùn)行程序之后不能修改機(jī)器指令或微指令。在單節(jié)拍運(yùn)行模式下是不允許您修改機(jī)器指令或微指令的，只有在退出單節(jié)拍模式后才能修改，退出單節(jié)拍模式就是將當(dāng)前指令周期執(zhí)行完。7在連續(xù)運(yùn)行程序時(shí)按下停止時(shí)沒有立即停止運(yùn)行。在復(fù)雜模型機(jī)通路圖中連續(xù)運(yùn)行是以單步機(jī)器為單位的，所以即使按下停止運(yùn)行按鈕，系統(tǒng)也不會(huì)立即停止，而是要將當(dāng)前機(jī)器指令執(zhí)行完。在其他的通路圖中，連續(xù)運(yùn)行是以指令周

32、期為單位的，因按下停止運(yùn)行按鈕后，系統(tǒng)會(huì)將當(dāng)前指令周期執(zhí)行完后才停止。8示波器測量波形時(shí)顯示不穩(wěn)定。在這種情況下您可以通過放大或縮小波形來加以調(diào)節(jié)，當(dāng)然最好的辦法就是暫停波形顯示，這樣顯示的波形就不會(huì)閃動(dòng)。9做基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)時(shí)注意問題在做基于流水技術(shù)構(gòu)成模型計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于本實(shí)驗(yàn)不需要微程序，當(dāng)每次選擇流水?dāng)?shù)據(jù)通路圖時(shí)系統(tǒng)先將微程序的的00H、01H 兩個(gè)單元的內(nèi)容改為所需要的值。而實(shí)驗(yàn)中對(duì)于這兩個(gè)單元中的微程序不能隨意改變，軟件需要使用。 第2章實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)1 系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?搭建并操作一個(gè)最基本的模型計(jì)算機(jī)。2建立對(duì)計(jì)算機(jī)組成及其原理的基本認(rèn)識(shí)。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備1T

33、DN-CM+或TDN-CM+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。2PC 微機(jī)一臺(tái)。三實(shí)驗(yàn)原理1一臺(tái)簡單模型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)為了更好地理解計(jì)算機(jī)的各組成部件是如何相互配合進(jìn)行工作的，我們將設(shè)計(jì)一個(gè)最基本的模型計(jì)算機(jī)。根據(jù)前面小節(jié)的知識(shí)，我們將算術(shù)邏輯運(yùn)算器、控制器、寄存器、內(nèi)部總線等部件搭接起來構(gòu)成一個(gè)CPU，然后再加上存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備即構(gòu)成一臺(tái)完整的模型計(jì)算機(jī)。其邏輯框圖見圖1.4-1。圖1.4-1 模型機(jī)邏輯框圖其中ALU 為運(yùn)算器、DR1、DR2 為工作暫存器、R0 為通用寄存器、AR 為地址寄存器、PC 為程序計(jì)數(shù)器、IR 為指令寄存器、TIME 為時(shí)序發(fā)生器、MEM 為程序存儲(chǔ)器、INPUT 為輸

34、入設(shè)備、OUTPUT 為輸出設(shè)備、MC 為微程序控制器。2模型計(jì)算機(jī)的程序本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四條指令，構(gòu)成了此模型計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)，即：助記符 機(jī)器指令碼 說 明IN 0000 0000 INPUTR0ADD addr 0001 0000 R0+addrR0OUT 0010 0000 R0LEDJMP addr0011 0000 addrPC應(yīng)用該指令系統(tǒng)可以編寫一段反映計(jì)算機(jī)操作的指令序列，它們就構(gòu)成了所謂的計(jì)算機(jī)程序，并將其以二進(jìn)制存放在主存儲(chǔ)器的連續(xù)的單元中。計(jì)算機(jī)通過連續(xù)運(yùn)行該段程序，就可以解決各種復(fù)雜的計(jì)算或是控制問題。3微程序Microprogram為實(shí)現(xiàn)以上計(jì)算機(jī)程序的操作，控制器對(duì)應(yīng)

35、于每一條機(jī)器指令都需要進(jìn)行一系列的微操作來完成該機(jī)器指令的操作。一個(gè)微操作則對(duì)應(yīng)一條微指令。如果控制器采用最普遍使用的微程序控制器，則一條機(jī)器指令的操作就需要一系列微指令來完成。它們構(gòu)成計(jì)算機(jī)的微程序并且是以二進(jìn)制數(shù)的形式存放在控制存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元中。與以上機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微操作內(nèi)容如表1.4-1 所示。表1.4-1 機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微操作機(jī)器指令助記符微操作說明 PCAR，PC+1PC 預(yù)備取指IN R0 RAMBUS，BUSIR 取指 INPUTR0 向R0 中輸入一個(gè)數(shù) PCAR，PC+1PC 預(yù)備取指 RAMBUS，BUSIR 取指ADD X,R0 PCAR，PC+1PC 預(yù)備取數(shù)據(jù) RA

36、MBUS，BUSDR2 取數(shù)據(jù)送入DR2 R0DR1 將R0 中的數(shù)送入DR1 DR1+DR2 R0 兩數(shù)相加，結(jié)果送入R0 PCAR，PC+1PC 預(yù)備取指OUT R0 RAMBUS，BUSIR 取指 R0OUTPUT 將結(jié)果輸出顯示 PCAR，PC+1PC 預(yù)備取指JMP 00 RAMBUS，BUSIR 取指 PCAR，PC+1PC 預(yù)備取數(shù)據(jù) RAMBUS，BUS PC 取數(shù)據(jù)送入PC 四實(shí)驗(yàn)步驟1構(gòu)造一臺(tái)模型計(jì)算機(jī)首先，參照?qǐng)D1.4-2，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中使用連接導(dǎo)線（排線）將模型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件連接在一起，構(gòu)成一臺(tái)完整的模型計(jì)算機(jī)。連接圖中凡是標(biāo)有小圓圈的連線都是需要連接導(dǎo)線的，而未標(biāo)

37、小圓圈的連線是系統(tǒng)已經(jīng)連接好的。連接完成后，請(qǐng)仔細(xì)檢查，以保證連接的正確性。2我們來編寫一段簡單程序操作的例子來說明計(jì)算機(jī)工作的過程。這個(gè)程序要執(zhí)行的功能是：1）由輸入設(shè)備向CPU 的通用寄存器R0 中輸入一個(gè)數(shù)。2）將輸入的數(shù)值與程序中的一個(gè)立即數(shù)相加。3）將運(yùn)算結(jié)果輸出到輸出設(shè)備上進(jìn)行顯示。4）跳轉(zhuǎn)返回到執(zhí)行第一條指令的狀態(tài)和位置。完成以上指令操作的程序內(nèi)容如表1.4-2 所示。表1.4-2 計(jì)算機(jī)操作程序地址指令碼指令助記符說明00 IN R0 INPUTR0 01 02 X ADD X,R0 R0+XR0 X 為立即操作數(shù)，存放在02 單元中03 OUT R0 R0OUTPUT 04

38、05 JMP 00 00PC 3模型機(jī)操作前的準(zhǔn)備工作使用通訊電纜將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的串行接口與PC 微機(jī)的串行接口相連接，并將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電源線接到電源插座中。然后啟動(dòng)PC 微機(jī)，進(jìn)入Windows 系統(tǒng)，安裝本設(shè)備提供的應(yīng)用軟件CMPP。（安裝方法及軟件使用可見用戶手冊(cè)）。圖1.4-2 系統(tǒng)認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)接線圖4模型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行操作1）打開實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的電源開關(guān)， 點(diǎn)擊圖標(biāo)CMPP，運(yùn)行軟件。 若聯(lián)機(jī)正常后，將顯示如圖1.4-3 所示界面。圖1.4-3 聯(lián)機(jī)操作軟件主界面2）未聯(lián)機(jī)正常，也可以進(jìn)入軟件界面，但是所有的菜單里的功能全是灰色不可用（除“文件”及“端口”菜單），且指令區(qū)窗口中的數(shù)據(jù)也全以星號(hào)顯示。本

39、軟件的默認(rèn)串口為1號(hào)串口，若通訊電纜連接到2 號(hào)串口上，可進(jìn)入“【端口】”菜單，選擇2 號(hào)串口，然后進(jìn)行“【端口】-【端口測試】”，若還不正常，請(qǐng)確保打開系統(tǒng)電源及檢查通訊電纜的連接。具體排除故障見使用手冊(cè)。3）進(jìn)入“【轉(zhuǎn)儲(chǔ)】-【轉(zhuǎn)載】”，選擇系統(tǒng)軟件安裝時(shí)在CMPPSAMPLE 目錄下的一個(gè)例程EX.TXT,點(diǎn)擊“打開”后即進(jìn)行裝載。此文件包含有上述設(shè)計(jì)的模型機(jī)要執(zhí)行的機(jī)器指令程序及定義該機(jī)器指令系統(tǒng)的微程序?？蓮摹啊疚募俊敬蜷_】”來打開此文件，可查看模型計(jì)算機(jī)操作的程序及其微程序。其內(nèi)容為：機(jī)器指令：$P0000$P0110$P0208$P0320$P0430$P0500微指令：$M$M

40、0101ED82$M0200C048$M0300B004$M0401A205$M05959A01$M0600D181$M$M0901ED83$M0A$M0B01ED86機(jī)器指令及微指令的描述格式為：4）裝載完成后，選擇“【運(yùn)行】-【通路圖】-【復(fù)雜模型機(jī)】”可打開一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)通路圖，如圖1.4-4 所示：5）在執(zhí)行指令之前，要將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)右下角的CLR 清零開關(guān)向上撥到0 位再撥回1 位，以將程序計(jì)數(shù)器和微地址寄存器清為零，使得程序可從零地址開始運(yùn)行。選擇“【運(yùn)行】【單步微指令】”功能，每按動(dòng)一次，系統(tǒng)運(yùn)行一條微指令并在界面中顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流及微地址等的變化，仔細(xì)觀察運(yùn)行過程，則可了解并掌握計(jì)算

41、機(jī)的工作過程。6）每按動(dòng)一次“【運(yùn)行】【單步機(jī)器指令】”，則單步執(zhí)行一條機(jī)器指令。一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一段微程序，每執(zhí)行一條微指令時(shí)，計(jì)算機(jī)同時(shí)顯示數(shù)據(jù)流，執(zhí)行完這條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的所有微指令后則自動(dòng)停止。此時(shí)可以再繼續(xù)單步執(zhí)行下一條機(jī)器指令。當(dāng)模型計(jì)算機(jī)執(zhí)行完一條指令后，PC 微機(jī)則根據(jù)指令的執(zhí)行過程，在屏幕上顯示出其數(shù)據(jù)流，圖中各部件的有效控制信號(hào)則用高亮顯示，并將下一條微指令代碼顯示在下方。這樣就可以形象地看到一條指令的執(zhí)行過程?！啊具\(yùn)行】【單步微指令】”的功能是單步執(zhí)行一條微指令，同時(shí)顯示其數(shù)據(jù)流?！啊具\(yùn)行】【連續(xù)運(yùn)行】”，則連續(xù)運(yùn)行全部程序，同時(shí)連續(xù)顯示整個(gè)數(shù)據(jù)流。當(dāng)按動(dòng)“【運(yùn)行】【停止】

42、”時(shí)才會(huì)停止執(zhí)行，但不是立即停止，只有當(dāng)一條機(jī)器指令運(yùn)行完后才會(huì)停止。圖1.4-47）單步執(zhí)行機(jī)器指令，并對(duì)照表1.4-2，觀察對(duì)應(yīng)一條機(jī)器指令的一系列微操作的運(yùn)行過程。思考問題1） 單步執(zhí)行微指令，觀察應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)通路圖中各部件的有效控制信號(hào)（高亮顯示），思考這些控制信號(hào)的作用。并對(duì)照?qǐng)D1-2，找到這些控制信號(hào)的來源，并思考它們是如何產(chǎn)生的，它們與微代碼的關(guān)系。思考微程序控制器在整個(gè)模型計(jì)算機(jī)運(yùn)行中的作用。2） 單步執(zhí)行指令A(yù)DD X,R0，觀察微操作DR1+DR2 R0 執(zhí)行時(shí)，運(yùn)算器ALU 的有效控制信號(hào)S0-S3、M、CN，思考它們對(duì)運(yùn)算器算術(shù)邏輯操作的作用。實(shí)驗(yàn)2 算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

43、一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)。2掌握運(yùn)算器的工作原理。3學(xué)習(xí)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法。4掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。5驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器74LS181 的組合功能。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM+或TDN-CM+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖如圖2.6-1。圖中所示的是由兩片74LS181 芯片以并/串形式構(gòu)成的8 位字長的運(yùn)算器。右方為低4 位運(yùn)算芯片，左方為高4 位運(yùn)算芯片。低位芯片的進(jìn)位輸出端Cn+4 與高位芯片的進(jìn)位輸入端Cn 相連，使低4 位運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位送進(jìn)高4位運(yùn)算中。低位芯片的進(jìn)位輸入端Cn 可與外來進(jìn)位相連，高位芯片的進(jìn)位輸出引至外部。兩個(gè)芯片的控制端S0S3

44、 和M 各自相連，其控制電平按表2.6-1。為進(jìn)行雙操作數(shù)運(yùn)算，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)暫存器DR1、DR2（用鎖存器74LS273 實(shí)現(xiàn)）來鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖存到DR1 或DR2 中，則鎖存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 須為高電平。當(dāng)T4 脈沖來到的時(shí)候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進(jìn)DR1 或DR2 中了。為控制運(yùn)算器向內(nèi)總線上輸出運(yùn)算結(jié)果，在其輸出端連接了一個(gè)三態(tài)門（用74LS245 實(shí)現(xiàn)）。若要將運(yùn)算結(jié)果輸出到總線上，則要將三態(tài)門74LS245 的控制端ALU-B 置低電平。否則輸出高阻態(tài)。圖2.6-1 運(yùn)算器通路圖數(shù)據(jù)輸入單元(實(shí)驗(yàn)板上印有INP

45、UT DEVICE)用以給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開關(guān)經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門（74LS245）和內(nèi)總線相連，該三態(tài)門的控制信號(hào)為SW-B，取低電平時(shí)，開關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過三態(tài)門而送入內(nèi)總線中?？偩€數(shù)據(jù)顯示燈（在BUS UNIT 單元中）已與內(nèi)總線相連，用來顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。控制信號(hào)中除T4 為脈沖信號(hào)，其它均為電平信號(hào)。由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號(hào)均已連至“W/R UNIT”單元中的相應(yīng)時(shí)序信號(hào)引出端，因此，需要將“W/R UNIT”單元中的T4 接至“STATE UNIT”單元中的微動(dòng)開關(guān)KK2 的輸出端。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、L

46、DDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各電平控制信號(hào)則使用“SWITCHUNIT”單元中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中Cn、ALU-B、SW-B 為低電平有效，LDDR1、LDDR2 為高電平有效。對(duì)于單總線數(shù)據(jù)通路，作實(shí)驗(yàn)時(shí)就要分時(shí)控制總線，即當(dāng)向DR1、DR2 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)門是在關(guān)閉狀態(tài)。四實(shí)驗(yàn)步驟1按圖2.6-2 連接實(shí)驗(yàn)電路并檢查無誤。圖中將用戶需要連接的信號(hào)線用小圓圈標(biāo)明（其它實(shí)驗(yàn)相同，不再說明）。2開電源開關(guān)。3用輸入開關(guān)向暫存器DR1 置數(shù)。撥動(dòng)輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)

47、（或其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0，滅為1）。使SWITCH UNIT 單元中的開關(guān)SW-B=0（打開數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門）、ALU-B=1（關(guān)閉ALU 輸出三態(tài)門）、LDDR1=1、LDDR2=0。按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù) 置入DR1 中。4用輸入開關(guān)向暫存器DR2 置數(shù)。撥動(dòng)輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)（或其它數(shù)值）。SW-B=0、ALU-B=1 保持不變，改變LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2=1。按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù) 置入DR2 中。5檢驗(yàn)DR1 和DR2 中存的數(shù)是否正確。關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門（SW-B=1），打開ALU 輸出三態(tài)門（ALU-B=0），并使LDD

48、R1=0、LDDR2=0，關(guān)閉寄存器。置S3、S2、 S1、S0 、M 為1 1 1 1 1，總線顯示燈則顯示DR1 中的數(shù)。置S3、S2、 S1、S0 、M 為1 0 1 0 1，總線顯示燈則顯示DR2 中的數(shù)。6改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出。SW-B=1、ALU-B=0 保持不變。按表2-2 置S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 的數(shù)值，并觀察總線顯示燈顯示的結(jié)果。例如：置S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 為1 0 0 1 0 1，運(yùn)算器作加法運(yùn)算。置S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 為0 1 1 0 0 0，運(yùn)算器作減法運(yùn)算。7驗(yàn)證74LS181 的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算

49、功能（采用正邏輯）在給定DR1=65、DR2=A7 的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入下表中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。數(shù)據(jù)開關(guān)（）三態(tài)門寄存器DR1（）寄存器DR2（）數(shù)據(jù)開關(guān)（） ALU-B=1 LDDR1=1 LDDR1=0 SW-B=0 LDDR2=0 LDDR2=1 T4= T4=圖2.6-2 算術(shù)邏輯實(shí)驗(yàn)接線圖表2.6-1DR1DR2S3 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65 65 65 A7 A7 A7 F=（65） F=（E7） F=（7D） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ）

50、F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（66） F=（E8） F=（7E） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ）F=（9A） F=（18） F=（82） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） F=（ ） (二） 進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)運(yùn)算功能發(fā)生器的功能。2.按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算

51、。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM+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。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)原理圖進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，在實(shí)驗(yàn)（）的基礎(chǔ)上增加進(jìn)位控制部分，其中181的進(jìn)位進(jìn)入一個(gè)74鎖存器，其寫入是由T4和AR信號(hào)控制，T4是脈沖信號(hào)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將T4 連至“ STATE UNIT”的微動(dòng)開關(guān)KK2上。AR是電平控制信號(hào)（低電平有效），可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)，而T4脈沖是將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果鎖存到進(jìn)位鎖存器中。 實(shí)驗(yàn)步驟（） 連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無誤后，接通電源（） 用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)，具體方法: 關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門（ALU-B=1），開啟輸入

52、三態(tài)門（SW-B=0），設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān) 例如向DR1存入，向DR2存入。具體操作步驟如下：數(shù)據(jù)開關(guān)（）三態(tài)門寄存器DR1（）寄存器DR2（）數(shù)據(jù)開關(guān)（） ALU-B=1 LDDR1=1 LDDR1=0 SW-B=0 LDDR2=0 LDDR2=1T4= T4= （） 進(jìn)位標(biāo)志清零具體操作方法如下：實(shí)驗(yàn)板中“SWITCH UNIT”單元中的CLR開關(guān)為標(biāo)志CY、ZI的清零開關(guān)，它為零時(shí)是清零狀態(tài)，所以將次開關(guān)做101操作，即可使標(biāo)志位清零。注：進(jìn)位標(biāo)志指示燈CY亮?xí)r表示進(jìn)位標(biāo)志為“”，無進(jìn)位；標(biāo)志指示燈CY滅時(shí)表示進(jìn)位為“”，有進(jìn)位。（） 驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能，使Cn=1，Ar=0來進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。例如：做加法運(yùn)算，首先向DR1 、DR2置數(shù)，然后使ALU-B=0，S3 S2 S1 S0 M狀態(tài)為1 0 0 1 0，此時(shí)數(shù)據(jù)總線上顯示的數(shù)據(jù)為DR1加DR2加當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志，這個(gè)結(jié)果是否產(chǎn)生進(jìn)位，則要按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2，若進(jìn)位標(biāo)志燈亮，表示無進(jìn)位；反之，有進(jìn)位。（三） 移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證移位控制的組合功能。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM+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。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1實(shí)驗(yàn)原理圖移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理圖移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，使用了一片74LS299作為移位發(fā)生器，其八輸