計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè): 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年級(jí): 09 級(jí) 姓名： 張文綺 學(xué)號(hào): 091150022實(shí)驗(yàn)課程：計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田405實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)：43實(shí)驗(yàn)時(shí)間:2010.12.19 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)一算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?1. 熟悉簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路； 2. 驗(yàn)證4位運(yùn)算功能發(fā)生器功能（74LS181）的組合功能 2 實(shí)驗(yàn)原理 LEJ0R1 LD劃 BATA 倉(cāng)UM llllllll ai-i運(yùn)亙墨數(shù)臺(tái)迪曙因 Q7 04 Q3 qb 實(shí)驗(yàn)中所用到的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1-1所示。其中運(yùn)算器由兩片7

2、4181 叮叮小文庫(kù) 以并/串形式構(gòu)成8位字長(zhǎng)的ALU運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門（74245）和數(shù)據(jù) 總線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)鎖存器（74373）鎖存，鎖存器的 輸入連接至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)INPUT DEVICE用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，并經(jīng) 過(guò)一個(gè)三態(tài)門（74245）和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈“ BUS UNIT已和數(shù)據(jù)總線 相連，用來(lái)顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。 圖1-2中已將用戶需要連接的控制信號(hào)用圓圈標(biāo)明（其他實(shí)驗(yàn)相同，不再說(shuō) 明），其中除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/RUNIT的相應(yīng)時(shí)序信號(hào)引出端，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將W/RUN

3、IT 的T4接至STATEJNIT的微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2的輸出端，按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn) 所需的單脈沖，而 S3, S2, S1, SO, Cn, LDDR1 LDDR2 ALU-B, SW-B各電平控 制信號(hào)用SWITCHUNIT中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，其中 Cn, ALU-B SW-B為低 電平控制有效，LDDR1 LDDR2為高電平有效。 K1-2謀木遲輯運(yùn)算實(shí)些養(yǎng)銭因 3 主要儀器設(shè)備（實(shí)驗(yàn)用的軟硬件環(huán)境） ZYE1603B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 4 操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1. 按圖1-2連接好實(shí)驗(yàn)線路，認(rèn)真仔細(xì)對(duì)照接線圖，查線無(wú)誤后，接通電源。 2. 用輸入單元的二進(jìn)

4、制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向寄存器 DR1和DR2置數(shù)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容可 以用與開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的指示燈來(lái)觀察，燈亮表示開(kāi)關(guān)量為“ 1”燈滅表示開(kāi)關(guān)量為“ 0” 以向DR1中置入11000001（C1H和向DR2中置入01000011（43H）為例，具體 操作步驟如下： 首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：CLR=1, LDDR仁0,LDDR2=0.ALU_G=1, SW_G=1,SS2 S1S0 MCN=111111并將控制臺(tái)的單元的開(kāi)關(guān) SP05打在“ NOR” 狀態(tài)，SP03打在“STEP狀態(tài)，SP04打在“RUN狀態(tài)。然后按下圖所示步驟進(jìn) 行。 lddkio-! LDDR2=1 T4= R 上面括號(hào)中的控制電平變

5、化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中 T4的正脈 沖使通過(guò)按動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng)開(kāi)關(guān) START來(lái)產(chǎn)生的。（形成時(shí)鐘脈沖信號(hào) T4,操作步驟如下：將控制臺(tái)單元中的兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)“ SP03設(shè)置為“ STEP 狀態(tài)、“SP04設(shè)置“ RUN狀態(tài)，每按動(dòng)一次觸動(dòng)開(kāi)關(guān) START則T4輸出一個(gè) 單脈沖。） 置數(shù)完成以后，檢驗(yàn)DR1和DR2中存的數(shù)是否正確，具體操作為：關(guān)閉數(shù)據(jù) 輸入三態(tài)門（SW_G=I,打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門（ALU_G=0，使ALU單元的輸出結(jié) 果進(jìn)入總線。當(dāng)設(shè)置 S3、S2、S1、S0、M CN的狀態(tài)為111111時(shí)，DATABUS單 元的指示燈顯示DR1中的數(shù)；而設(shè)置成10101

6、1時(shí)，DATABUS單元的指示燈顯示 DR2中的數(shù)，然后將指示燈的顯示值與輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。 3. 驗(yàn)證74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯） 74LS181的功能見(jiàn)表1-1，可以通過(guò)改變S3 S2 S1 S0 M CN的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不 同的功能，表中“A”和“B”分別表示參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)，“ +”表示邏輯或，“加” 表示算術(shù)求和。 表1-1 74LS181 功能表 S3 S2 S1 S0 M=0（算術(shù)運(yùn)算） M=1 （邏輯運(yùn)算） CN=1無(wú)進(jìn)位 CN=0有進(jìn)位 0 0 0 0 F=4 F=A 加 1 F習(xí) 0 0 0 1 f=a+b F=（貝十E ）力卩1 F=4皿 0 0 1

7、 0 F=A+ S F=（加耳）加1 F=4B 0 I 0 1 1 F=0 減 1 F=0 F= 0 1 0 0 F=加衛(wèi)豆 F=力M百加1 F=AB 0 1 0 1 F=（衛(wèi)十E ）加/頁(yè) F=（衛(wèi)十B）力卩/巨力卩1 F矛 0 1 1 0 F=減B減1 F=減萬(wàn) F=4B 0 1 1 1 F左減1 F=4耳 F=4B 1 0 0 0 F=加蟲(chóng)B FM加加1 F=4-fB 1 0 0 1 F詡加B F詡加萬(wàn)加1 F=4B 1 0 1 0 F=（上+鳥(niǎo)）加川B F= （/ +另）加靦力卩1 F=B 1 0 1 1 f=f 減 1 f=ab f=ab 1 1 0 0 F=加月 F=）加衛(wèi)加1 F

8、=1 1 1 0 1 F=（丿十B ）加蟲(chóng) F=（衛(wèi)十方）加衛(wèi)加1 F=4+鳥(niǎo) 1 1 1 0 F=（小百）加蟲(chóng) F=（丿 + E ）加衛(wèi)加1 F=4十占 1 1 1 1 F= 減 1 F=4 F=4 通過(guò)前面的操作，我們已經(jīng)向寄存器DR1寫入C1H DR2寫入43H,即A=C1H B=43H然后改變運(yùn)算器的控制電平 S3 S2 S1 S0 M CN的組合，觀察運(yùn)算器的輸 出，填入表1-2中，并和理論值進(jìn)行比較、驗(yàn)證 74LS181的功能。 5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 DR1 DR2 S3 S2 S1 S0 M=0（算術(shù)運(yùn)算） M=1 （邏輯運(yùn)算） CN=1無(wú)進(jìn)位 CN=0有進(jìn)位 C1 43

9、0 : 0 r 0 0 F=11000001 F=11000010 P F=00111110 C1 43 0 0 0 1 F=00000100 F=00000101 F=11111011| C1 43 0 0 1 0 F=01111101 F=01111110 |F=10000001| C1 43 0 1 0 1 1 1 F=0-1 F=0 F=0 C1 43 0 1 0 0 F=01000001 F=01000010 F=00111100 C1 43 0 1 0 1 F=10000100 F=10000101 1F=10111100 C1 43 0 1 1 1 1 0 F=00000001

10、F=00000010 1F=00111100 C1 43 0 1 1 1 F=01111111 F=10000000 F=10000000 C1 43 1 : 0 r 0 0 F=00000010 F=00000011 P F=10000001| C1 43 1 1 0 1 0 1 F=00000100 F=00000101 F=00111100 C1 43 1 0 1 0 F=01111101 F=01111111 F=01000011 C1 43 1 : 0 r 1 1 F=01000000 F=01000001 P F=01000001| C1 43 1 1 0 0 F=00000010

11、 F=00000011 1F=1 C1 43 1 1 0 1 F=11000101 F=11000110 F=01111101 C1 43 1： 1 M 0 F=00111110 F=00111111 P F=00000100 C1 43 1 1 1 1 F=11000000 F=11000001 F=11000001 6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與74LS181功能表對(duì)應(yīng)無(wú)誤。所得結(jié)果正確。 7 質(zhì)疑、建議、問(wèn)題討論 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)榇中陌丫€接錯(cuò)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果有誤。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)該 仔細(xì)認(rèn)真的接線并進(jìn)行檢查，才能保證出錯(cuò)率最低。 歡迎有需要的朋友下載！ ！23 工w IT 0 DL7

12、 IM DtJ DKO 圖1-9存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖 、/ / 4 / 1 A7地 1 A2.I 礦功mm OFLOF ALTAUO XRTAEO CLI. 福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè): 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年級(jí): 09 級(jí) 姓名： 張文綺 學(xué)號(hào): 091150022實(shí)驗(yàn)課程：計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田405實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)： 43 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2010.12.19 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)二存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?1. 掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM工作特性。 2. 掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM勺數(shù)據(jù)讀寫方法。 2 實(shí)驗(yàn)原理 IF 實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體雙端口

13、靜態(tài)存儲(chǔ)器電路原理如圖1-9所示，實(shí)驗(yàn)中的雙 端口靜態(tài)存儲(chǔ)器的左端口和右端口，它們分別具有各自獨(dú)立的地址線（Ao A）、 數(shù)據(jù)線（I/O o1/0 7）和控制線（R/W CE OE BUS） 它的結(jié)構(gòu)參考附錄1中 的7130結(jié)構(gòu)圖。在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)保，該芯片僅使用了右端口的數(shù)據(jù)線、 地址線、控制線，使用方法與通用的單端口靜態(tài)存儲(chǔ)品相同；在做與流水相關(guān)的 實(shí)驗(yàn)中同時(shí)用到了它的左、右端口地址由地址鎖存器（74LS273給出。地址燈 L101 L108與地址總線相連，顯示地址內(nèi)容。輸入單元的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)一個(gè)三 態(tài)門（74LS245邊至數(shù)據(jù)總線，分別給出地址和數(shù)據(jù)。 地址總線為8位，接入IDT71

14、30的地址 AL7 AL0與AR0- AR7將IDT7130 的高兩位AR8- AR9接地，所以其實(shí)際容量為256字節(jié)。IDT7130兩個(gè)端口分有 三個(gè)獨(dú)立的控制線，如右邊有：CER（右端口片選線）、OER（右端口讀線）、R/WR （右端口寫線）。本實(shí)驗(yàn)中將左、右端口的讀線OEF常接地，在此情況下，當(dāng)CER =0、R/W陰0時(shí)進(jìn)行右端口寫操作，CE陰0、R/W陰1時(shí)進(jìn)行右端口讀操作，其 寫時(shí)間與T3脈沖寬度一致。 原理圖中右端口的地址線 AR8-AR9接地，其訪問(wèn) 實(shí)際容量為256字節(jié)，同時(shí)由于左端口的寫信號(hào) R/WF常接高電平，所以在端口 的寫功能被封鎖了，故實(shí)驗(yàn)時(shí)輸入數(shù)據(jù)從右端口寫入，從左

15、端口寫讀出。實(shí)驗(yàn)時(shí)， 將T3脈沖接至實(shí)驗(yàn)板上時(shí)序電路模塊的 TS3相應(yīng)插針中，其它電平控制信號(hào)由 開(kāi)關(guān)單元的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)給出，其中 SW助低電平有效，LDAF為高電平有效。 3 主要儀器設(shè)備（實(shí)驗(yàn)用的軟硬件環(huán)境） ZYE1603B計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，排線若干。 4 操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1. 形成時(shí)鐘脈沖信號(hào)T3,具體接線方法和操作步驟如下： （1）將信號(hào)單元中的TS3和T3用排線相連。 （2）將信號(hào)單元中的兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)“ SP03設(shè)置為“ STEP狀態(tài)、“SPO4 設(shè)置為“ RUN狀態(tài)（當(dāng)“ SP03開(kāi)關(guān)設(shè)置為“ RUN狀態(tài)、“SP04開(kāi)關(guān)設(shè)置為 “RUN狀態(tài)時(shí)，每按動(dòng)一次觸動(dòng)開(kāi)關(guān)S

16、TART則T3的輸出為的方波信號(hào)。當(dāng)“SP03 開(kāi)關(guān)設(shè)置為“ STEP狀態(tài)、“SP04開(kāi)關(guān)設(shè)置為“ RUN狀態(tài)時(shí)，每按動(dòng)一次觸動(dòng) 開(kāi)關(guān)START則T3輸出一個(gè)單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方式相同。） 2. 按圖1 10連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查無(wú)誤后接通電源。（圖路箭頭表示需 要接線的地方，接總線和控制信號(hào)時(shí)要注意高低位一一對(duì)應(yīng)，可用彩排線的顏色 來(lái)進(jìn)行區(qū)分） 圖1 10存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)接線圖 3. 從右端口給存儲(chǔ)囂的00、01、02、03、04地址單元中分別寫入數(shù)據(jù)11、 22、33、44、55、具體操作步驟如下：（以向00號(hào)單元寫入11為例） 首先使各種電平的初始狀態(tài)為：SW G= 1, CN 1.PC

17、G= 1, WEf 1, LDAR =0, CLFF 1 0 1,并將控制臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)SP05打在“ NOR”狀態(tài)，然后按下 面框圖所示步驟進(jìn)行操作來(lái)完成數(shù)據(jù)的寫入。 圖中方括號(hào)中的控制電平變化要按 SF_C-0 a_c-i 照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中 T3的正脈沖是通過(guò)按動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng) 開(kāi)關(guān)STAR睞產(chǎn)生的，而WE-F的負(fù)脈沖則是通過(guò)讓開(kāi)關(guān)單元的 WE開(kāi)關(guān)做1-0-1 的變化來(lái)產(chǎn)生。 Lnwri (E=0 13 n st c=o 4. 從做端口依次讀出00, 01，02, 03，04號(hào)單元中的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)總線單元的 指示燈上進(jìn)行顯示，觀察上述各單元中的內(nèi)容，是否與前面寫入的一致。具

18、體操 作步驟如下：（以從00號(hào)單元讀出11數(shù)據(jù)為例） 廠 CE=1 -i SjG=l 1- LDAIl-1 SIJff=0 S_G=1 LDAKR CE=O 其中地址寄存器AR的值在地址總線單元的指示燈上顯示，雙端口RAM相應(yīng) 單元的值從左端口讀出，在數(shù)據(jù)單元的指示燈上顯示。 5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)無(wú)誤，所得結(jié)果正確 福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 專業(yè): 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年級(jí): 09 級(jí) 姓名： 張文綺 學(xué)號(hào): 091150022 實(shí)驗(yàn)課程：計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：_田405實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)：_43_實(shí)

19、驗(yàn)時(shí)間：2010.12.22 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)三 總線控制實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?1 理解總線的概念及其特性。 2掌握傳輸總線控制特性。 2 實(shí)驗(yàn)原理 總線是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨 架。借助總線連接，計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)各部件之間傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。 因此，所謂總線就是指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組公用信息線。 總線傳輸實(shí)驗(yàn)框圖如圖1-11所示，它將幾種不同的設(shè)備掛至總線上，有存 儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、寄存器。這些都需要有三態(tài)輸出控制，按照傳輸要 求有序的控制它們，就 可實(shí)現(xiàn)總線信息傳輸。 數(shù)據(jù)總線 圖1-11總線示意圖 3 主要儀器設(shè)

20、備 ZYE1603B計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，排線若干 4 操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1 根據(jù)掛在總線上的幾個(gè)基本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程: 輸入設(shè)備將一個(gè)數(shù)寫入地址寄存器。 輸入設(shè)備將另一個(gè)數(shù)寫入到存儲(chǔ)器的當(dāng)前地址單元中 將存儲(chǔ)器當(dāng)前地址單元中的數(shù)用 LED數(shù)碼管顯示。 （圖 可用 2 按照?qǐng)D1-12實(shí)驗(yàn)接線圖進(jìn)行連線，仔細(xì)檢查無(wú)誤后，接通電源。 中箭頭表示需要接線的地方，接總線和控制信號(hào)時(shí)要注意高低位一一對(duì)應(yīng), 彩排線的顏色來(lái)進(jìn)行區(qū)分） 圖1-12總線控制實(shí)驗(yàn)接線圖 3. 具體操作步驟圖示如下: 首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為： SW_G=，CE=1, WE=1 LDAR=0 299_G (

21、LED_G=1, PC_G( WE =1, CLR= 0 1,并將控制臺(tái)單元的開(kāi)關(guān) SP05打在 “ NOR”狀態(tài)，然后按下圖所示步驟進(jìn)行。圖中方括號(hào)中的控制電平變化要按照 從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中 LDAR的正脈沖是通過(guò)讓SWITCH單元的LDAR開(kāi)關(guān) 做0 1 0變化來(lái)產(chǎn)生的，而 WE和PC_G( WE的負(fù)脈沖則是通過(guò)讓 SWITCH! 元的WE和PC_G開(kāi)關(guān)做1 0 1變化來(lái)產(chǎn)生的。 d匪吋S1_G=1 CE=O E= LT CE=1 S_G=1 CE=O 299_G (LED_G)=O PCjadfEXlT 完成上述操作后，在輸出單元的數(shù)碼管上觀察結(jié)果。 5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

22、打開(kāi)三態(tài)門，將數(shù)據(jù)00000001寫入地址寄存器；然后將數(shù)據(jù)11100111寫入 存儲(chǔ)器RAM再將RAM中的數(shù)據(jù)送到LED顯示出來(lái)。 顯示的結(jié)果為E7. 6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析 數(shù)碼管上的顯示結(jié)果與輸入的數(shù)據(jù)相同，實(shí)驗(yàn)值與理論值相符合。 總線是多個(gè)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架。 借助總線連接，計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)各部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。 幾種不同的設(shè)備掛至總線上，有存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、寄存器。這些設(shè) 備通過(guò)三態(tài)輸出控制，按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它們， 從而實(shí)現(xiàn)總線信息傳 輸。 福建農(nóng)林大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院信息工程類實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

23、 專業(yè): 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年級(jí): 09 級(jí) 姓名： 張文綺 學(xué)號(hào): 091150022實(shí)驗(yàn)課程：計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)室號(hào)：田405實(shí)驗(yàn)設(shè)備號(hào)： 43 實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2010.12.22 指導(dǎo)教師簽字： 成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)四微程序控制器實(shí)驗(yàn) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?1. 掌握微程序控制器的組成原理 2. 掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運(yùn)行。 2 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路原理可以參考時(shí)序?qū)嶒?yàn)。由于時(shí)序電路的內(nèi)部線路已經(jīng) 連好（時(shí)序電路的CLR已接到實(shí)驗(yàn)板中下方的CLR青零開(kāi)關(guān)上），所以只需將時(shí) 序電路與方波信號(hào)源連接即可。 1 微程序控制電路 微程序控制器的組成見(jiàn)圖5-1。其中控制存儲(chǔ)器采用3片281

24、6 E2PR0M具有掉 電保護(hù)功能。微命令寄存器 18位，用兩片8D觸發(fā)器（74LS273）和一片4D （74LS175觸發(fā)器組成。微地址寄存器 6位，用三片上升沿觸發(fā)的雙 D觸發(fā)器 （74LS74組成，它們帶有清“0”端和置“ 1”端。在不進(jìn)行判別測(cè)試的情況下， T2時(shí)刻打入微地址寄存器的內(nèi)容即為下一條微指令地址。 當(dāng)T4時(shí)刻進(jìn)行判別測(cè) 試時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過(guò)強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器設(shè)置為“ 1” 狀態(tài)，完成地址修改。 在該實(shí)驗(yàn)電路中，在CONTRCUNIT有一個(gè)編程開(kāi)關(guān)SP0Q它具有三種狀態(tài)：WRITE （編程）、REAEX校驗(yàn)）、RUN（運(yùn)行）。當(dāng)處于“編程狀態(tài)”時(shí)，實(shí)驗(yàn)者可

25、根據(jù)微 地址和微指令格式將微指令二進(jìn)制代碼寫入到控制存儲(chǔ)器2816中。當(dāng)處于“校 驗(yàn)狀態(tài)”時(shí)，可以對(duì)寫入控制存儲(chǔ)器中的二進(jìn)制代碼進(jìn)行驗(yàn)證，從而可以判斷寫 入的二進(jìn)制代碼是否正確。當(dāng)處于“運(yùn)行狀態(tài)”時(shí)，只要給出微程序的入口微地 址，則可根據(jù)微程序流程圖自動(dòng)執(zhí)行微程序。 圖中微地址寄存器輸出端增加了一 組三態(tài)門74LS245目的是隔離觸發(fā)器的輸出，增加抗干擾能力，并用來(lái)驅(qū)動(dòng)微 地址顯示燈。 2 微指令格式 微指令字長(zhǎng)24位，其控制位順序如下： 表5-1微指令結(jié)構(gòu)圖 微程丿 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 1 9 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 9 8

26、 7 6 5 4 3 2 1 控制信 S3 號(hào) S2 S1 S0 M CN RD M仃 M16 A B P uA 5 uA 4 uA 3 uA 2 uA 1 uA 0 A字段 B字段 P字段 15 14 13 控制信號(hào) 12 11 10 控制信號(hào) 9 8 7 控制信號(hào) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRI 0 0 1 RS_G 0 0 1 P1 0 1 0 LDDR1 0 1 0 RD_G 0 1 0 P2 0 1 1 LDDR2 0 1 1 RI_G 0 1 1 P3 1 0 0 LDIR 1 0 0 299_G 1 0 0 P4 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU

27、_G 1 0 1 AR 1 1 0 LDAR 1 1 0 PC_G 1 1 0 LDPC 口 L 了： I 十I 圖1-16微控制器實(shí)驗(yàn)原理圖 C&nll 其中uA5 uAO為6位的后續(xù)微地址，A B、P為三個(gè)譯碼字段，分別由三個(gè)控 制位譯碼出多位。P字段中的Pl 一 P4是四個(gè)測(cè)試字位。其功能是根據(jù)機(jī)器指令 及相應(yīng)微代碼進(jìn)行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，從而實(shí)現(xiàn)微程序的順 序、分支、循環(huán)運(yùn)行。AR為算術(shù)運(yùn)算是否影響進(jìn)位及判零標(biāo)志控制位，其為零 有效。B字段中的RS_G RD_G RI_G分別為源寄存器選通信號(hào)、目的寄存器選 通信號(hào)及變址寄存器選通信號(hào)，其功能是根據(jù)機(jī)器指令來(lái)進(jìn)行三個(gè)工作

28、寄存器 RO R1及R2的選通譯碼。 3 主要儀器設(shè)備（實(shí)驗(yàn)用的軟硬件環(huán)境） ZY15Comp12BB計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，排線若干 4 操作方法與實(shí)驗(yàn)步驟 1 圖5-2為幾條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的參考微程序流程圖，將全部微程序按微指 令格式變成二進(jìn)制代碼，可得到表1-5的二進(jìn)制代碼表。 表5-2微程序時(shí)序控制實(shí)驗(yàn)二進(jìn)制代碼表 微地址 S3 CN RD Hl7 116 A B p uA5 uAO 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 i i a 1 1 0 1 1 Q 0 0 0 0

29、1 0 0 2 CJ 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 D 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 D 3 0 0 0 0 0 0 c 0 1 1 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Oil 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1 0 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 10 a o i 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 6 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 7 Koo n f- 1 p 0 1 1 1 0 0 0 0 n n f

30、0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 c 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 110 1 1 0 1 1 0 0 0 0 Oil 1 2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 3 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 Q 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 4 ooo ooo 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 5 0 0 0 0 0 0 r i 0 1 0 0 0 0 0 1

31、0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 6 0 0 0 o a o 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 7 Q 0 0 0 0 0 Io 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 2 0 0 0 0 Q Eo p 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 Q 0 1 0 2 1 0 0 0 DOO 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 10 0 2 2 0 0 0 ODO 0 0 1 0 10 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 3 Q 0 0 Q Q 0 Io 1 1 0 0 Q

32、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 4 0 0 0 0 0 0 0 0 1 c： 0 0 Q 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 5 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 6 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1： 2 7 0 0 0 0 0 1 11 1 Q 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 3 0 Q 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 II 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 .按圖5-3連接實(shí)驗(yàn)線路，

33、仔細(xì)檢查無(wú)誤后接通電源。（圖中箭頭表示需 要接線的地方，接控制信號(hào)時(shí)要注意各信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，可用彩排線的顏色來(lái)進(jìn) 行區(qū)分） 圖1-14微程序流程圖 U1 FC-*-iLK FC+1 n A.DD 0 UT ji r In 1 F 12 13 lu ST fRQ TC-*AE PC*1 fC-KH FC+1 FCTR 1C+1 Tcm rc*i 03 1 F OT V 16 26 RAI -*BU5 BUSit RAI -*B1IS RAB -+BVS BUS-AK RAI -*BUS BUS-+FC RAI -EVS BUSDRl * “ BAI -*BVS BKSDl? DRILLED * 0

34、6 DB 1+DE2- EO TS1 ODCX SIGNAL TS? 1Z ci 1 1H5 1 F VM MICRO 1 1 霜 SWITCH 1 UM UAO T1 圖5-3微控制器時(shí)序控制實(shí)驗(yàn)接線圖 3 觀察微程序控制器的工作原理： （1）編程 A. 將CONTROL UNI的編程開(kāi)關(guān)SP06設(shè)置為WRITE（編程）狀態(tài)。 B. 將實(shí)驗(yàn)板上“ SIGNALUNIT中的“ SP03設(shè)置為“ STEP, “SP04 設(shè)置為“ RUN狀態(tài)。 C. 用SWITCH UNIT勺二進(jìn)制模擬開(kāi)關(guān)設(shè)置微地址 UA5-UA0 D. 在MICRCCONTRO單元的開(kāi)關(guān)SM24-SM01上設(shè)置微代碼，24位開(kāi) 關(guān)對(duì)應(yīng)24位顯示燈，開(kāi)關(guān)量為“ T時(shí)燈亮，開(kāi)關(guān)量為“ 0”時(shí)燈滅。 E. 啟動(dòng)時(shí)序電路（按動(dòng) CONTROL UNP的“START 觸動(dòng)開(kāi)關(guān)），即 將微代碼寫入到WPR0M 28C16勺相應(yīng)地址對(duì)應(yīng)的單元中。 F. 重復(fù)C-E步驟，將表1-5的微代碼寫入28C1& （2）校