計(jì)組實(shí)驗(yàn)報(bào) 微程序控制單元實(shí)驗(yàn)、指令部件模塊實(shí)驗(yàn)、時(shí)序及啟停實(shí)驗(yàn)

1、姓名 學(xué)號(hào) 班級(jí) 年級(jí) 指導(dǎo)教師 信息學(xué)院 計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱 微程序控制單元實(shí)驗(yàn)、指令部件模塊實(shí)驗(yàn)、時(shí)序與啟停實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)樓418 實(shí)驗(yàn)日期 2012-12-12、2012-12-14、2012-12-19 實(shí)驗(yàn)一 微程序控制單元實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成方式。 2.熟悉微程序控制器的原理。 3.掌握微程序編制及微指令格式。二、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，熟悉微程序的編制、寫(xiě)入、觀察運(yùn)行狀態(tài)。三、實(shí)驗(yàn)原理圖3-1-1 微控制器原理1.微程序控制電路微程序控制器的組成見(jiàn)圖3-1-1，其中控制存儲(chǔ)器采用4片6116靜態(tài)存儲(chǔ)器，微命令寄存器32位，用三片8

2、D觸發(fā)器（273）和一片4D（175）觸發(fā)器組成。微地址寄存器6位，用三片正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器（74）組成，他們帶有清零端和指數(shù)端。再不判別測(cè)試的狀態(tài)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)行測(cè)試判斷時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過(guò)置位端將某一觸發(fā)器輸出端置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。2.微指令格式表3-1-1M25M24M23M22M21中斷M19M18M17M16CBAAR保留位PX3A9A8CELOADM15M14M13M12M11M10M9M8M7M6CNMS0S1S2S3PX2LDARLDPCLDIRM5M4M3M2876543M1M0LDDR2LD

3、DR1LDDR0WEUA0UA1UA2UA3UA4UA5PX1SW-BA字段CBA選擇000禁止001PC-B010ALU-B011299-B100R0-B101R1-B110R2=B111保留位B字段中斷M9M1選擇測(cè)試字PX3PX2PX1000關(guān)閉測(cè)試001P(1)識(shí)別操作碼010P(2)判尋址方式011P(Z)Z標(biāo)志測(cè)試100P(I)中斷響應(yīng)101P(D)中斷服務(wù)110P(C)C標(biāo)志測(cè)試111保留位 其中UA5UA0為6位的后繼微程序地址，A、B二譯碼字段，分別由6個(gè)控制位譯碼輸出多位。B字段的PX3、PX2、PX1三個(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)

4、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。3.微程序流程與代碼圖3-1-2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，可得到模型機(jī)（一）所列舉的8位指令代碼。圖3-1-3 微程序流程圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析（一）微程序的編寫(xiě)為解決微程序的編寫(xiě)，可根據(jù)微地址和微指令格式將微指令代碼以快捷方式寫(xiě)入到微程序控制單元。具體的操作方法是按動(dòng)位于實(shí)驗(yàn)裝置右中側(cè)的【復(fù)位】鍵使系統(tǒng)進(jìn)入初始待命狀態(tài)。再按動(dòng)【增址】鍵使工作方式提示位顯示“H”(按鍵模式)。微程序存儲(chǔ)器讀寫(xiě)的狀態(tài)標(biāo)志是：顯示器上顯示8個(gè)數(shù)字，左邊1、2位顯示實(shí)驗(yàn)裝置的當(dāng)前狀態(tài)，左邊3、4位顯示區(qū)域號(hào)（區(qū)

5、域的分配見(jiàn)表3-1-2），左邊5、6位數(shù)字是微存儲(chǔ)單元地址，硬件定義的微地址線是ua0ua5共6根，因此它的可尋址范圍為00H3FH;右邊2位數(shù)字是該單元的微程序，光標(biāo)在第7位與第8位之間，表示等待修改單元內(nèi)容。 特征碼 區(qū)域號(hào) 微地址 微程序（狀態(tài)位） （03） （03F） （8位）區(qū)域號(hào)微程序區(qū)對(duì)應(yīng)位空間對(duì)應(yīng)位控制功能03124CBAAR保留PX3A9A812316CEADCNMS0S1S2S32158PX2ARPCIRDR2DR1RiWE370U0U1U2U3U4U5PX1SW表3-1-2 區(qū)域分配表用【讀】命令鍵可以對(duì)微程序存儲(chǔ)器進(jìn)行檢查（讀出）或更改（寫(xiě)入）。對(duì)微程序存儲(chǔ)器讀寫(xiě)，一般

6、先按MON，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)入初始待命狀態(tài)。然后輸入所要訪問(wèn)的微程序區(qū)域地址，再按【讀】命令鍵，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)便以該區(qū)域的00H作為起始地址，進(jìn)入微程序存儲(chǔ)器讀寫(xiě)狀態(tài)。下面舉例說(shuō)明操作規(guī)程：按鍵8位LED顯示說(shuō)明【返回】DY-Hp返回初始待命狀態(tài)【讀】DY-HP初始待命狀態(tài)，按【讀】鍵無(wú)效0DY-H0按數(shù)字鍵0，從0區(qū)域0地址開(kāi)始【讀】Cn0000XX按【讀】命令鍵，經(jīng)入微程序讀狀態(tài)，左邊第3位起顯示00（區(qū)域號(hào)）、00（微地址）、XX（該微程單元的內(nèi)容）光標(biāo)閃動(dòng)至第7位55Cn000055按55鍵，將內(nèi)容寫(xiě)入00區(qū)域00H單元【增值】Cn0001XX按【增值】命令鍵，讀出00區(qū)域的下一個(gè)單元01H，光

7、標(biāo)重新移至第7位AACn0001AA按【AA】鍵，將內(nèi)容寫(xiě)入00區(qū)域01H單元【返回】DY-HP返回初始待命狀態(tài)1DY-H1再按數(shù)字鍵1，從1區(qū)域0地址開(kāi)始【讀】Cn0100XX按【讀】命令鍵，進(jìn)入微程序讀狀態(tài)，左邊第3位起顯示01（區(qū)域號(hào)）、00（微地址）、XX（該微程序單元的內(nèi)容）光標(biāo)閃動(dòng)移至第7位55Cn010055按55鍵，將內(nèi)容寫(xiě)入01區(qū)域00H單元【增值】Cn0101XX按【增值】命令鍵，讀出01區(qū)域下一個(gè)單元01H，光標(biāo)重新移至第7位AACn0101AA按AA鍵，將內(nèi)容寫(xiě)入01區(qū)域01H單元【返回】DY-HP按【返回】退出存儲(chǔ)操作返回初始狀態(tài)按以上操作規(guī)程，通過(guò)鍵盤(pán)在微地址00H

8、單元所對(duì)應(yīng)的四個(gè)區(qū)域地址分別輸入55H，在微地址01H單元所對(duì)應(yīng)的四個(gè)區(qū)域地址分別輸入0AAH。（二）手動(dòng)方式下的微地址打入操作（1）微地址控制原理圖3-1-4 微地址控制原理（2）微地址控制單元的實(shí)驗(yàn)連接 圖3-1-5 按上圖3-1-5所示，連接實(shí)驗(yàn)電路：總線接口連接：用8芯扁平線連接圖3-1-5中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線于控制信號(hào)“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接上圖中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號(hào)以作內(nèi)部連接）。（3）微地址的打入操作在“L”狀態(tài)下，首先置SW-B=0，然后向數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)，再按【單步】鍵，在機(jī)器周期的T2時(shí)刻把數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容打入微

9、地址鎖存器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00000001）微地址燈（000001）SW-B=0按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00000010）微地址燈（000010）SW-B=0按【單步】鍵（4）微地址的修改與轉(zhuǎn)移按圖3-1-4所示，微地址鎖存器的位置端R受SE5SE0控制，當(dāng)測(cè)試信號(hào)SE5SE0輸出負(fù)脈沖時(shí)，通過(guò)鎖存器的位置端R將某一鎖存器的輸出端強(qiáng)行置“1”，實(shí)現(xiàn)微地址的修改與轉(zhuǎn)移。對(duì)指令譯碼器寄存器IR分別打入微地址流程定義的操作碼 20H、40H、60H、0A0H，然后打入流程圖定義的基地址08H，按【單步】鍵，在機(jī)器周期T4節(jié)拍按微地址控制流程對(duì)IR指令寄存器的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試和判別，使后續(xù)微地址轉(zhuǎn)

10、向與操作碼相對(duì)應(yīng)的微程序入口地址。舉例操作如下：當(dāng)IR寄存器為20H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為09H。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00100000）CBA=000CE=0SW-B=1指令寄存器IR（00100000）LDIR=1按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00001000）LDIR=0SW-B=0微地址燈（001000）按【單步】鍵微地址燈（001001）P(1)=1按【單步】鍵當(dāng)IR寄存器為60H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址為0BH。指令寄存器IR（01100000）LDIR=1按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00001000）LDIR=0SW-B=0微地址燈（001000）按【單步】鍵微地址燈（

11、001011）P(1)=1按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（01100000）CBA=000CE=0SW-B=1（5）結(jié)果分析首先我們進(jìn)行了微程序的編寫(xiě)操作，按照實(shí)驗(yàn)步驟，驗(yàn)證了操作規(guī)程里的舉例，并觀察了實(shí)驗(yàn)裝置各個(gè)部分的顯示變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期相符。接著，又進(jìn)行了微地址的打入操作，該操作與編寫(xiě)操作的不同之處是：本操作在“L”（手動(dòng)模式）狀態(tài)下進(jìn)行的，而前者是在“H”（按鍵模式）狀態(tài)下進(jìn)行的。按照微地址打入操作的實(shí)驗(yàn)步驟，先向緩沖輸入中置數(shù)00000001，按【單步】鍵后觀察到微地址單元的UA5UA0六位微地址燈顯示為000001.最后是微地址的修改與轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)，依舊對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟操作，先進(jìn)行了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，當(dāng)

12、IR寄存器為40H、微地址為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址顯示為0AH。當(dāng)?shù)刂房偩€單元顯示08H時(shí)，指令寄存器顯示下一條令地址0AH.在操作正確的情況下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期一致；然后對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理圖和微程序流程圖進(jìn)行分析。通過(guò)分析微地址原理圖可知，將數(shù)據(jù)打入輸入端后經(jīng)過(guò)一個(gè)245三態(tài)門(mén)將其分別傳給三片雙D觸發(fā)器記錄二進(jìn)制位數(shù)，在T2脈沖配合下和SE5SE0控制R使雙D觸發(fā)器有效時(shí)，將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容打入微地址鎖存器，并將輸出信號(hào)顯示在微地址燈上，且只有該位信號(hào)為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的微地址燈才會(huì)亮。故當(dāng)我們輸入00000001時(shí)，D0=1，所以UA0對(duì)應(yīng)的微地址燈會(huì)亮。對(duì)指令譯碼器寄存器IR分別打入微地址流

13、程定義的操作碼 20H、40H、60H、0A0H，然后打入流程圖定義的基地址08H，按【單步】鍵，在機(jī)器周期T4節(jié)拍按微地址控制流程對(duì)IR指令寄存器的內(nèi)容進(jìn)行測(cè)試和判別，使后續(xù)微地址轉(zhuǎn)向與操作碼相對(duì)應(yīng)的微程序入口地址。微控制器分析：四片6116存儲(chǔ)微指令，先把微控制流程定義的操作碼打入IR,通過(guò) SE5SE0控制分別傳給了三片雙D觸發(fā)器，記錄二進(jìn)制位數(shù)，在T2時(shí)序節(jié)拍有效時(shí)，將信號(hào)在Q端輸出，微地址燈顯示相應(yīng)的微地址。其中三片6116與三片273（8D觸發(fā)器）相連接受26位微代碼控制信號(hào)，另一片6116將其高6位傳給三片雙D觸發(fā)器，另外兩位信號(hào)連接175（4位鎖存器）控制時(shí)鐘信號(hào)和清零端。微程

14、序流程圖分析：第一條指令：進(jìn)行取指令操作。從地址寄存器中取出RAM的地址，并做好取下一條機(jī)器指令的準(zhǔn)備；第二條指令：從RAM中取出一條微指令，將其放入指令寄存器中，并對(duì)機(jī)器指令的操作碼用P(1)進(jìn)行判別測(cè)試；第三條指令：若指令寄存器中的微指令地址為20H，則通過(guò)測(cè)試后，PC會(huì)指向20H，執(zhí)行輸入操作，最后又返回初始狀態(tài)；若指令寄存器中的微指令地址為40H，則通過(guò)測(cè)試后，PC會(huì)指向40H，執(zhí)行加法操作，最后又返回初始狀態(tài)，若指令寄存器中的微指令地址為60H，則通過(guò)測(cè)試后，PC會(huì)指向60H，執(zhí)行存數(shù)操作，最后又返回初始狀態(tài)，若指令寄存器中的微指令地址為80H，則通過(guò)測(cè)試后，PC會(huì)指向80H，執(zhí)行輸

15、出操作，最后又返回初始狀態(tài)，若指令寄存器中的微指令地址為0A0H，則通過(guò)測(cè)試后，PC會(huì)指向0A0H，執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作，最后又返回初始狀態(tài)。故當(dāng)IR寄存器置為40H、微地址置為08H時(shí)，按【單步】鍵后微地址顯示為0AH。當(dāng)?shù)刂房偩€單元顯示08H時(shí)，指令寄存器顯示下一條令地址0AH.五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)較前幾次實(shí)驗(yàn)復(fù)雜，開(kāi)始時(shí)對(duì)微指令的工作原理并不是很清楚，做實(shí)驗(yàn)也是按照書(shū)上的步驟進(jìn)行驗(yàn)證，但通過(guò)老師的講解和對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的分析，對(duì)其漸漸明晰起來(lái)，但由于還不能編寫(xiě)具有實(shí)際功能的微程序，只是掌握了如何編址及微指令的格式。實(shí)驗(yàn)二 指令部件模塊實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成方式。 熟悉指令產(chǎn)生的原理。二

16、、實(shí)驗(yàn)要求按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成將數(shù)據(jù)打入IR寄存器的數(shù)據(jù)打入PC指針式寄存器，PC指針自動(dòng)加1。三、指令部件模塊的構(gòu)成 如實(shí)驗(yàn)電路圖3-2-1所示，2片74LS163作為8位PC程序計(jì)數(shù)器的8位輸入/輸出公用端用8芯扁平線與BUS總線接口相連接。 圖3-2-1 程序計(jì)數(shù)器單元2片74LS163組成了PC程序計(jì)數(shù)器，它有LDPC、LOAD信號(hào)，脈沖T3來(lái)控制PC指針的裝載和加1操作。在“L”狀態(tài)下，由8位置數(shù)開(kāi)關(guān)裝入起始地址，當(dāng)LOAD=1、LDPC=1時(shí)，按【單步】命令鍵，在T3上升沿把數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容裝入PC。當(dāng)CBA=001、LOAD=0、LDPC=1、LDAR=1時(shí)，按【單步】命

17、令鍵，在單周期四節(jié)拍時(shí)序的T2時(shí)刻打開(kāi)PC-B三態(tài)門(mén)，在T3時(shí)刻PC值通過(guò)總線打入地址寄存器、同時(shí)PC值加1。分析：數(shù)據(jù)PCAR（存放當(dāng)前CPU訪問(wèn)的地址）PC+1（具體見(jiàn)結(jié)果分析） 如下圖3-2-2所示，1片74LS273作為指令寄存器單元，其8位輸入端與BUS總線之間實(shí)驗(yàn)裝置已作連接，其輸出端用一8芯扁平線與SE5SE0接口連接。圖3-2-2 指令寄存器單元指令數(shù)據(jù)寄存器IR(74LS273)的LDIR為電平正跳變時(shí)，把來(lái)自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)打入寄存器IR，IR的輸出就作為本系統(tǒng)內(nèi)的8位指令I(lǐng)7I0。在本系統(tǒng)內(nèi)由這8位指令（可最多譯碼256條不同的指令），通過(guò)編碼可對(duì)應(yīng)這些指令在微程序存儲(chǔ)器中

18、的入口地址，并且輸出相應(yīng)的微控制指令。分析：273是一個(gè)8位鎖存器，當(dāng)LDIR=1，T2上升沿有效時(shí)，在T4配合下和Q一起進(jìn)入一個(gè)與門(mén)，將指令寄存器中的指令操作碼輸出成相應(yīng)的微控制命令。 1片74LS74用來(lái)實(shí)現(xiàn)多種條件的跳轉(zhuǎn)指令（JZ、JC等跳轉(zhuǎn)指令）。圖3-2-3 CY、零標(biāo)志鎖存原理圖74LS74芯片是雙D觸發(fā)器，其中一組是鎖存進(jìn)位位CY標(biāo)志，另一組是鎖存零標(biāo)志(Z)可通過(guò)AR來(lái)控制JC和JZ建立，以實(shí)現(xiàn)條件跳轉(zhuǎn)的指令。分析：只有當(dāng)AR=1時(shí)，T4脈沖才能通過(guò)與門(mén)，送給74 芯片一個(gè)上升沿脈沖，來(lái)控制CY、Z的跳轉(zhuǎn)。 1片74LS74用來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)中斷、關(guān)中斷、中斷服務(wù)。圖3-2-4 中斷控

19、制電路圖74LS74芯片是雙D觸發(fā)器，其中一組鎖存開(kāi)中斷標(biāo)志，另一組鎖存中斷服務(wù)標(biāo)志，通過(guò)LOAD來(lái)控制EA、ED的建立，以實(shí)現(xiàn)中斷響應(yīng)與中斷服務(wù)。分析：當(dāng)LOAD=1，PX3、PX2、PX3=100執(zhí)行中斷允許；PX3、PX2、PX3=101執(zhí)行中斷服務(wù)。四、實(shí)驗(yàn)連線圖3-2-5 實(shí)驗(yàn)連線示意圖按上圖3-2-5所示，連接實(shí)驗(yàn)電路：總線接口連接：用8芯扁平線連接圖3-1-5中所有標(biāo)明“”或“”圖案的總線接口。 控制線于控制信號(hào)“”連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接上圖中所有標(biāo)明“”或“”圖案的插孔（注：Dais-CMH的時(shí)鐘信號(hào)以作內(nèi)部連接）。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及分析在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，

20、使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。（一）程序計(jì)數(shù)器（PC值）的置數(shù)、輸出與加1 PC值的寫(xiě)入撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向程序計(jì)數(shù)單元置數(shù)（置數(shù)燈亮表示它所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位為“1”、反之為零）。具體操作步驟圖示如下： 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00000000）三態(tài)門(mén)CBA=000CE=0SW-B=1程序計(jì)數(shù)單元(00000000)LOAD=1 LDPC=1按【單步】鍵注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1T4四拍單周期脈沖 PC值的讀出關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)(SW-B=0)、CE保持為0、LOAD=0、LDPC=0、CBA=001時(shí)，按【單步】鍵，打開(kāi)PC-B緩沖輸出門(mén)，數(shù)據(jù)總

21、線單元應(yīng)顯示00000000； PC值送地址寄存器并加1在保持PC值讀出的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，置LDAR=1、LDPC=1，按【單步】命令鍵，在T3節(jié)拍把當(dāng)前數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容（即PC）打入地址鎖存器，地址總線單元的顯示器應(yīng)顯示00H，在T3節(jié)拍的上升沿PC計(jì)數(shù)器加1，PC單元的顯示器應(yīng)顯示01H。（二）指令碼的打入與散轉(zhuǎn)按微程序流程圖所示的微控制流程，對(duì)指令譯碼寄存器IR分別打入微控制流程定義的操作碼20H、40H、60H、80H、0A0H，然后根據(jù)流程圖定義的基地址08H置入數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，按【單步】鍵，在機(jī)器周期的T2節(jié)拍把基地址08H打入微地址鎖存器，在機(jī)器周期T4節(jié)拍按微控制流程對(duì)IR指令寄存器的內(nèi)容

22、進(jìn)行測(cè)試和判別，使后續(xù)微地址轉(zhuǎn)向與操作碼相對(duì)應(yīng)的微程序入口地址。舉例操作如下：當(dāng)IR寄存器為20H、微地址為08H，按【微址】鍵后微地址為09H。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00100000）CBA=000CE=0 SW-B=1指令寄存器IR(00100000)LDIR=1按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（00001000）LDIR=0SW-B=0微地址燈（001000）按【單步】鍵微地址燈（001001）P(1)=1按【單步】鍵當(dāng)IR寄存器為60H、微地址為08H，按【微址】鍵后微地址為0BH。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（01100000）CBA=000CE=0 SW-B=1指令寄存器IR(01100000)LDIR=1按【單步】鍵數(shù)據(jù)開(kāi)

23、關(guān)（00001000）LDIR=0SW-B=0微地址燈（001000）按【單步】鍵微地址燈（001011）P(1)=1按【單步】鍵（三）結(jié)果分析首先，我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是程序計(jì)數(shù)器（PC值）的置數(shù)、輸出與加1。依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟先向緩沖輸入中置數(shù)00000000，SW-B=1,LOAD=1，LDPC=1，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入程序計(jì)數(shù)單元；再關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(mén)，按照實(shí)驗(yàn)步驟依次進(jìn)行，此時(shí)我們觀察到數(shù)據(jù)總線單元顯示為00H，即將所寫(xiě)入的PC值讀出，此時(shí)再置LDAR=1，LDPC=1，按【單步】鍵，有觀察到一些單元的顯示發(fā)生了變化：地址總線單元顯示為00H，程序指針單元顯示為01H，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)論相符，即實(shí)現(xiàn)了PC+1的

24、過(guò)程.通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)原理圖，我們得知程序計(jì)數(shù)器是由兩片163鎖存器組成的，他們主要用來(lái)存儲(chǔ)8位二進(jìn)制的地址值，分別存放數(shù)據(jù)的低四位和高四位。當(dāng)我們給輸入端置數(shù)為00000000通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)入程序計(jì)數(shù)器時(shí)，在T3配合下把數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容裝入PC。當(dāng)CBA=001、LOAD=0、LDPC=1、LDAR=1時(shí)，按【單步】命令鍵，在單周期四節(jié)拍時(shí)序的T2時(shí)刻打開(kāi)PC-B三態(tài)門(mén)，在T3時(shí)刻PC值通過(guò)總線打入地址寄存器AR（存放當(dāng)前CPU訪問(wèn)的地址）、同時(shí)PC值加1。故觀察到地址總線單元顯示為00H，程序指針單元顯示為01H 。然后進(jìn)行指令碼的打入與散轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟及顯示都和實(shí)驗(yàn)一的微地址修

25、改與轉(zhuǎn)移相同，但他們的側(cè)重點(diǎn)并不一致。這里主要是注重PC是如何工作的，是怎樣實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加1的。六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)讓我清楚地認(rèn)識(shí)到程序計(jì)數(shù)器的工作原理，熟悉了指令產(chǎn)生的原因和鞏固了指令執(zhí)行周期的產(chǎn)生。知道了指令部件模塊的構(gòu)成及各部件的工作原理。實(shí)驗(yàn)三 時(shí)序與啟停實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握時(shí)序電路的原理。 熟悉啟停電路的原理。二、實(shí)驗(yàn)要求通過(guò)時(shí)序電路的啟動(dòng)了解以單步、連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)序電路的過(guò)程，觀察T1、T2、T3、T4各點(diǎn)的時(shí)序波形。三、實(shí)驗(yàn)原理及內(nèi)容分析圖3-3-1 時(shí)序、啟停、單次脈沖原理圖（一）時(shí)序啟停實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序與啟停電路原理如圖所示，其中時(shí)序電路由 1/2 片74LS74、1片74LS1

26、75及6個(gè)二輸入與門(mén)、2個(gè)二輸入與非門(mén)和3個(gè)反向器構(gòu)成。可產(chǎn)生4個(gè)等間隔的時(shí)序信號(hào)T1T4，其中“時(shí)鐘”信號(hào)由“B12脈沖源”提供。為了便于控制程序的運(yùn)行，時(shí)序電路發(fā)生器也設(shè)置了一個(gè)啟?？刂朴|發(fā)器CR，使T1T4信號(hào)輸出可控。圖7-9-1中啟停電路由 1/2 片74LS74、74LS00及1個(gè)二輸入與門(mén)構(gòu)成?！斑\(yùn)行方式”和“停機(jī)”控制位分別由管理CPU(89C52)的兩個(gè)P I/O口控制。按動(dòng)【連續(xù)】命令鍵時(shí)管理CPU令“運(yùn)行方式”位為“0”，運(yùn)行觸發(fā)器CR一直處于“1”狀態(tài)，因此時(shí)序信號(hào)T1T4將周而復(fù)始地發(fā)送出去。當(dāng)按動(dòng)【單步】命令鍵時(shí)管理CPU令“運(yùn)行方式”位為“1”，機(jī)器便處于單步運(yùn)行

27、狀態(tài)，僅發(fā)送單周期4拍制時(shí)序信號(hào)。單步方式運(yùn)行，每次只執(zhí)行一條微指令，可以觀察微控制狀態(tài)與當(dāng)前微指令的執(zhí)行結(jié)果。另外當(dāng)模型機(jī)以連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，如果按動(dòng)【宏單】命令鍵，管理CPU令停機(jī)控制位為“1”，也會(huì)使機(jī)器停止運(yùn)行。（二）觀察時(shí)序波形圖3-3-2 時(shí)序信號(hào)圖利用本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的PC示波器可觀察T1、T2、T3、T4的時(shí)序圖。具體方法是： 在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下選擇菜單欄中“設(shè)置/參數(shù)設(shè)置”命令，在打開(kāi)的設(shè)置窗口中點(diǎn)擊“手動(dòng)方式（單元實(shí)驗(yàn)）”再點(diǎn)擊“確認(rèn)”退出設(shè)置操作。 在本實(shí)驗(yàn)裝置工作方式提示位顯示“L”（LED顯示器自左向右第4位）的狀態(tài)下，點(diǎn)擊工具欄“運(yùn)行”按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路以連續(xù)方式運(yùn)行，即可獲得實(shí)驗(yàn)時(shí)觀測(cè)所需的脈沖信號(hào)。 用測(cè)試棒在“B10時(shí)序啟停單元”的T1T4中任選2個(gè)與“B15 PC示波器”的CH0、CH1通道相連接，在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下點(diǎn)擊工具欄“邏輯