影視原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)-學(xué)生版資料

1、實(shí)驗(yàn)一運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)信息的表示方法，熟練掌握幾種四則運(yùn)算方法。2、掌握運(yùn)算器的工作原理及其組成結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法。3、熟悉簡(jiǎn)單運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳送通路。4、驗(yàn)證運(yùn)算器功能發(fā)生器 （74LS181）的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖如圖1.1所示。本通路圖中運(yùn)算器單元由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）、兩個(gè)字長(zhǎng)的工作暫存器 TR1和TR2及一個(gè)8位的輸出三態(tài)門(mén)組成。其中 ALU是由兩片74LS181以并-串型構(gòu)成的8位字長(zhǎng)的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元。兩個(gè)芯片的控 制端S3 S2

2、、S1、SO、M相應(yīng)的控制信號(hào)相互并到一起由排針引出至外部。74LS181的功能表見(jiàn)表1-1。參與運(yùn)算的兩數(shù)據(jù)暫存器TR1和TR2由鎖存器74LS273來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)C_TR1或C_TR2為高電平時(shí)，此時(shí)來(lái)一個(gè)T4脈沖，內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)即被打入到相應(yīng)的暫存器中。運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）連接到內(nèi)總線上，此三態(tài)門(mén)輸出由一個(gè)B_ALU控制信號(hào)控制，當(dāng) B_ALU為低電平（0）時(shí)，運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果輸出至內(nèi)總線上，而為高電平（1）時(shí)，則輸出高阻態(tài)，不影響內(nèi)總線上的其他數(shù)據(jù)。圖1.1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖“輸入設(shè)備單元”的8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）連接到內(nèi)總線上，該三

3、態(tài)門(mén)的輸出由 B_SW和RD控制信號(hào)相或得出，當(dāng)或的結(jié)果為低電平（0）時(shí)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)所置的數(shù)據(jù)輸出至內(nèi)總線上。“數(shù)據(jù)總線”單元上的總線數(shù)據(jù)顯示燈已與內(nèi)總線相連，用來(lái)顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。運(yùn)算器單元所須的T4脈沖信號(hào)連接至該單元的 T4排針端。實(shí)驗(yàn)時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān) KK2的輸出KK2+連接到該單元的 T4排針端，按 動(dòng)一下微動(dòng)開(kāi)關(guān)， 即可獲得一個(gè)單脈沖信號(hào)。 此實(shí)驗(yàn)中的其他 S3、S2、S1、SO、M CN C_TR1 C_TR2 B_ALU B_SWRD等都為電平信號(hào)，將他們連接到“開(kāi)關(guān)組單元”中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)上來(lái)模擬不同的電平狀態(tài)?！伴_(kāi)關(guān)組單元”的SW1-SW17為相互獨(dú)立的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)向

4、上時(shí)為0，開(kāi)關(guān)向下時(shí)為1。表1.1 74LS181 的邏輯功能表輸入為A和B,輸出為F,為正邏輯S3 S2 S1 S0M=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 0F=AF=A 加 1F=A0 0 0 1F=A+BF=(A+B)加 1F=A+B0 0 1 0F=A+BF=(A+B)加 1F=AB0 0 1 1F=0 減 1F=0F=00 1 0 0F=A 加 ABF=A加Ab加1F=AB0 1 0 1F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B0 1 1 0F=A減B減1F=A 減 BF=A® B0 1 1 1f=AB 減 1f=A

5、bf=Ab1 0 0 0F=A加 ABF=A 力口 AB 力口 1F=A+B1 0 0 1F=A加 BF=A加B加1F=A® B1 0 1 0F=AB加 (A+B)F=AB 加(A+B)加 1F=B1 0 1 1F=AB 減 1F=ABF=AB1 1 0 0F=A加 AF=A加A加1F=11 1 0 1F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1f=a+b1 1 1 0F=A 加(A+B)F=A 加(A+B)加 1F=A+B1 1 1 1F=A 減 1F=AF=A當(dāng)向TR1或TR2工作暫存器打入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門(mén)打開(kāi)，這時(shí)應(yīng)保證運(yùn)算器輸出三態(tài)門(mén)關(guān)閉；同樣，當(dāng)運(yùn)算器輸出結(jié)果至總線

6、時(shí)也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(mén)是在關(guān)閉狀態(tài)。本TWL-PCC十算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的所有LED指示燈均為亮?xí)r所示狀態(tài)為高電平（1），燈不亮?xí)r所示其狀態(tài)為低電平（0）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.2。仔細(xì)檢查無(wú)誤后，接通電源。圖1.2運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)接線圖1、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖見(jiàn)圖2、 先置相關(guān)的控制信號(hào)為初始態(tài)，即使運(yùn)算器和輸入設(shè)備的輸出都為高阻態(tài)（B_ALU=1 B_SW=1，“輸 入設(shè)備單元”中的 RD信號(hào)可以一直為低電平（RD=0 ,暫存器TR1和TR2的門(mén)控信號(hào)都為低電平（C_TR1=0 C_TR2=0。3、 通過(guò)“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向暫存器TR1中置數(shù)。 撥動(dòng)8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)形成一個(gè) 8位

7、二進(jìn)制數(shù)。（如01100010）。 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開(kāi)暫存器TR1的門(mén)控信號(hào)（C_TR仁D。 按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān) KK2,產(chǎn)生一個(gè)T4脈沖，將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)（01100010）打入到TR1中。然后關(guān)掉 暫存器TR1的門(mén)控信號(hào)（C_TR1=0。4、 通過(guò)“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向暫存器TR2中置數(shù)。 撥動(dòng)8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)形成一個(gè) 8位二進(jìn)制數(shù)。（如10101101）。 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)輸出至總線（B_SW=0 ,打開(kāi)暫存器TR2的門(mén)控信號(hào)（C_TR2=D。 按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān) KK2,產(chǎn)生一個(gè)T4脈沖，將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)（10101101）打入到TR2中。然后關(guān)掉 暫存器TR2

8、的門(mén)控信號(hào)（C_TR2=0。5、 關(guān)掉數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的輸出三態(tài)門(mén)（B_SW=1，打開(kāi)運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸出三態(tài)門(mén)（ B_ALU=0 ,使運(yùn)算器輸出至總線上。此時(shí)，改變運(yùn)算器的控制信號(hào)S3、S2、S1、S0、M及CN的狀態(tài)，就可獲得不同的運(yùn)算結(jié)果。參照表1.1其邏輯功能表。女口：先檢驗(yàn) TR1和TR2中打入的數(shù)是否正確，可將S3、S2、S1、S0及M分別置為1、1、1、1、1時(shí)總線上顯示的為 TR1中的數(shù)；置成1、0、1、0、1時(shí)則顯示的為 TR2中的數(shù)。五、實(shí)驗(yàn)要求1、做好預(yù)習(xí)，掌握 ALU的功能特性，并熟悉本實(shí)驗(yàn)中所用的控制開(kāi)關(guān)的作用和使用方法。2、 置數(shù)TR仁62H TR2=ADH改變運(yùn)算器的功能設(shè)置

9、，觀察運(yùn)算器的輸出，記錄到下表1.2中，并進(jìn)行 理論分析，得出結(jié)論。表1.2DR1DR2S3S2S1S0M=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)位理論值實(shí)驗(yàn)值理論值實(shí)驗(yàn)值理論值實(shí)驗(yàn)值162HADH0 0 0 0F=62HF=F=63HF=F=9DHF=62HADH0 0 1F=EFHF=F=F0HF=F=10HF=62HADH0 0 1 0F=72HF=F=73HF=F=8DHF=62HADH0 0 1 1F=F=F=F=F=F=62HADH1 0 0F=F=F=F=F=F=62HADH1 0 1F=F=F=F=F=F=62HADH0 1 1 0F=F=F=F=F=F=

10、62HADH；0 1 1 1F=F=F=F=F=F=62HADHp 0 0 0F=F=F=F=F=F=62HADH1 0 0 1F=F=F=F=F=F=62HADH1 0 1 0F=F=F=F=F=F=62HADHM 0 1 1F=F=F=F=F=F=62HADH1 1 0 0F=F=F=F=F=F=62HADH1 1 0 1F=F=F=F=F=F=62HADHM 1 1 0F=F=F=F=F=F=62HADH1 1 1 1F=F=F=F=F=F=實(shí)驗(yàn)二靜態(tài)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 、掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM的工作特性及使用方法。2、了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)和讀出數(shù)據(jù)的方法。】、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC微機(jī)

11、一臺(tái)(選配)TWL-PCC十算機(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)原理SRAM 通路圖見(jiàn)圖2.1，由一片6116構(gòu)成，其容量為 2048 X 8位。6116的A10-A8腳接地，只有 A7-A0地 址使用，實(shí)際使用存儲(chǔ)容量為256字節(jié)。存儲(chǔ)器的地址線 A7-A0、數(shù)據(jù)線D7-D0、控制線片選線 CS寫(xiě)線 WE及輸出使能線 OE均由排針引出，供用戶接線。6116功能表見(jiàn)表2.1所示。表2.16116功能表狀態(tài)CSOEWED7D0未選中1XX高阻抗禁止011高阻抗讀岀001數(shù)據(jù)讀岀寫(xiě)入010數(shù)據(jù)寫(xiě)入寫(xiě)入000數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器的地址由“地址寄存器單元”給出。地址寄存器的輸入和存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)都接

12、到內(nèi)總線上，由“輸入設(shè)備單元”的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)三態(tài)門(mén)連接到總線上分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。地址寄存器的打入時(shí)鐘是由C_AR和T3脈沖相與得到。CSOEWEC_ART3B_SWRD圖2.1 靜態(tài)存儲(chǔ)器通路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1 、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖如圖2.2所示。仔細(xì)檢查無(wú)誤后，接通電源。2、連續(xù)寫(xiě)存儲(chǔ)器。給 00H 01H 02H、03H、04H地址單元分別寫(xiě)入數(shù)據(jù) AAH BBH CCH DDH EEH 寫(xiě)地址。關(guān)存儲(chǔ)器的片選線(CS=1), CLR=1,WE=1 OE=1打開(kāi)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的輸出三態(tài)門(mén)(B_SW=0RD=0 ,此時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)中的數(shù)輸出占領(lǐng)總線，將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的數(shù)置為00H ( 0000000

13、0),打開(kāi)地址寄存器打入門(mén)控信號(hào)(C_AR=1,然后按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān) KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中， 同時(shí)地址總線指示燈顯示。 寫(xiě)數(shù)據(jù)。關(guān)掉地址寄存器的門(mén)控信號(hào)（C_AR=0 ,將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置為 AAH（ 10101010）,打開(kāi)存儲(chǔ)器的片選線（CS=0），將寫(xiě)線 WE進(jìn)行10 1操作，此時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)中的數(shù) AAH以被寫(xiě)到存儲(chǔ)器的 00H地址單元中。 重復(fù)，分別在 01H 02H O3H O4H地址單元中寫(xiě)入數(shù)據(jù) BBH CCH DDH EEH3、連續(xù)讀存儲(chǔ)器。將存儲(chǔ)器00H、01H 02H 03H 04H地址單元中的數(shù)分別讀出，觀察讀出的結(jié)果與寫(xiě)入結(jié)果是否一致。 寫(xiě)地址。CS=1

14、, CLR=1,WE=1 OE=1,打開(kāi)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的三態(tài)門(mén)（ B_SW=0 RD=0，此時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)中的數(shù)輸出占領(lǐng)總線，將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的數(shù)置為00H （00000000）,打開(kāi)地址寄存器打入門(mén)控信號(hào)（C_AR=1,然后按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2產(chǎn)生T3脈沖，即將00H打入到地址寄存器中，同時(shí)地址總線指示燈顯示。 讀數(shù)據(jù)。B_SW=1,CS=Q置讀線有效 OE=Q總線顯示的即為從存儲(chǔ)器00H地址單元讀出的數(shù)據(jù) AAH 重復(fù)，分別讀出 01H 02H O3H O4H地址單元中的數(shù)據(jù)，觀察與寫(xiě)入的數(shù)據(jù)是否一致。圖2.2靜態(tài)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)接線圖4.完成下表數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸出00H0000 00001111 1111FFH0

15、1H0000 00011111 1110FEH02H0000 00101111 1101FDH03H0000 00111111 1100FCH04H0000 01001111 1011FBH05H0000 01011111 1010FAH06H0000 01101111 1001F9H07H0000 01111111 1000F8H08H0000 10001111 0111F7H09H0000 10011111 0110F6H0AH0000 10101111 0101F5H0BH0000 10111111 0100F4H 0CH0000 11001111 0011F3H0DH0000 1101

16、1111 0010F2H0EH0000 11101111 0001F1H :0FH0000 11111111 0000F0H實(shí)驗(yàn)三時(shí)序發(fā)生器及啟停電路實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 、掌握時(shí)序發(fā)生器的組成原理。2 、了解時(shí)序信號(hào)對(duì)計(jì)算機(jī)的作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)備8#1、TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干。2、PC微機(jī)或示波器一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理計(jì)算機(jī)的工作需要一個(gè)時(shí)序發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生周期節(jié)拍、時(shí)標(biāo)脈沖等時(shí)序信號(hào)的部件。時(shí)序部件包括有時(shí)鐘 源、環(huán)形脈沖發(fā)生器和啟/?？刂齐娐?。時(shí)鐘源為計(jì)算機(jī)提供基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)。環(huán)形脈沖發(fā)生器對(duì)主頻進(jìn)行分頻，產(chǎn)生一組有序的間隔相等或不 等的脈沖序列，來(lái)產(chǎn)生節(jié)拍電位和時(shí)

17、鐘脈沖信號(hào)。啟/?？刂齐娐房刂葡蛴?jì)算機(jī)發(fā)送主振脈沖信號(hào)。信號(hào)源由實(shí)驗(yàn)板上“信號(hào)源單元”提供，電路原理圖見(jiàn)圖3.1。實(shí)驗(yàn)中用一個(gè) 555震蕩電路來(lái)產(chǎn)生主振50Hz 300Hz 之間。Cr和一些門(mén)電路構(gòu)成，使KK1微動(dòng)開(kāi)關(guān)獲得，還有一脈沖信號(hào)源，其中還有一個(gè)可調(diào)電阻來(lái)調(diào)節(jié)輸出頻率，本信號(hào)源的輸出頻率大概在 時(shí)序發(fā)生器電路原理圖如圖3.2所示。啟停控制電路由一個(gè)啟?？刂朴|發(fā)器輸出的時(shí)序信號(hào) 0T1、OT2 OT3和0T4可控。其中為時(shí)鐘信號(hào)源。啟動(dòng)按扭START是由單脈沖觸發(fā)器構(gòu)成，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)“時(shí)序發(fā)生器單元”中的個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)來(lái)控制單步運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行。接上信號(hào)源，將二進(jìn)制開(kāi)關(guān)撥至“連續(xù)”（0）狀態(tài)，一

18、旦按動(dòng)啟動(dòng)按扭START運(yùn)行觸發(fā)器Cr就一個(gè)處于“ 1”狀態(tài)，因而時(shí)序信號(hào) OT1OT4將周而復(fù)始地發(fā)送出去，其 波形圖如圖3.3所示。當(dāng)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)為“單步” （1）狀態(tài)時(shí)，一旦按動(dòng)啟動(dòng)按扭 START機(jī)器便處于單步運(yùn) 行狀態(tài)，即此時(shí)只發(fā)送一個(gè) CPU周期時(shí)序信號(hào)就停機(jī)。*78 410K555347K*6q 252241 5104；VCC470信號(hào)源單元SY方波信號(hào)輸出#圖3.1信號(hào)源原理圖#OT4OT1OT2OT3圖3.2時(shí)序發(fā)生器電路原理圖圖3.3時(shí)序波形圖時(shí)序信號(hào)輸出連至“時(shí)序發(fā)生器單元”中的0T1OT4的排針端上，教學(xué)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各實(shí)驗(yàn)單元所須的時(shí)序節(jié)拍信號(hào)均由“總線單元”中的T1T4

19、取得，做實(shí)驗(yàn)時(shí)將各實(shí)驗(yàn)單元用到的時(shí)序信號(hào)相應(yīng)的由OT1OT4連至T1T4即可。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、 實(shí)驗(yàn)連線。將“信號(hào)源單元”的時(shí)鐘輸出信號(hào)SY連接至“時(shí)序發(fā)生器”單元中的 端上，接通電源。2、 將“時(shí)序發(fā)生器單元”中的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)撥至“單步”或“連續(xù)”狀態(tài)上，然后按動(dòng)啟動(dòng)按扭START用示波器或本系統(tǒng)配套的聯(lián)機(jī)軟件的示波器窗口觀察測(cè)量OT1OT4的輸出波形。五、實(shí)驗(yàn)要求1 、分析時(shí)序發(fā)生器的組成原理。2、 將“時(shí)序發(fā)生器單元”中的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)撥至“連續(xù)”狀態(tài)，按動(dòng)啟動(dòng)鍵START用示波器或聯(lián)機(jī)軟件 觀察OTOT4的波形，畫(huà)出他們的波形圖，比較它們的相互關(guān)系，并標(biāo)注測(cè)量所得的脈沖寬度。3、 同樣將時(shí)序

20、狀態(tài)置為“連續(xù)”狀態(tài)，信號(hào)源本單元的KK2輸出的手動(dòng)給出，按動(dòng)啟動(dòng)鍵 START然 后連續(xù)按動(dòng)KK2,觀察時(shí)序信號(hào)的輸出情況。實(shí)驗(yàn)四總線及數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?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。3、進(jìn)一步熟悉教學(xué)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通路。4、掌握數(shù)字邏輯電路中故障的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法。5、鍛煉分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，在出現(xiàn)故障的情況下，獨(dú)立分析故障現(xiàn)象，并排除故障。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理總線用來(lái)連接各個(gè)功能部件，本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖如圖4.1。各個(gè)部件都有自己的輸入輸

21、出控制信號(hào)。各個(gè)部件的控制信號(hào)都需要是連接到“開(kāi)關(guān)組單元”的各個(gè)獨(dú)立的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)上來(lái)手動(dòng)控制。連接到總線上 的地址寄存器只有輸入線，其輸出直接連接到存儲(chǔ)器的地址，用于鎖存需讀寫(xiě)的存儲(chǔ)器的地址。本實(shí)驗(yàn)中時(shí)序信號(hào)用到了 T3和T4信號(hào)，可將“信號(hào)源單元”的時(shí)鐘輸出 SY接到“時(shí)序發(fā)生器單元” 的上，將0T3和0T4分別連接到“總線單元”中相應(yīng)的 T3和T4端上，二進(jìn)制開(kāi)關(guān)撥至“單步”狀態(tài)，然 后每按動(dòng)一次啟動(dòng)鍵 START就會(huì)順序產(chǎn)生一個(gè) T3、T4時(shí)序信號(hào)。根據(jù)掛接在總線上的幾個(gè)部件，設(shè)定實(shí)驗(yàn)要求：將存儲(chǔ)器10H地址存入數(shù)據(jù)93H,然后將存儲(chǔ)器10H地址單元中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)送輸出單元顯示，同時(shí)也存入

22、到R0寄存器中。圖4.1總線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1 本實(shí)驗(yàn)有兩種連線方式： 各個(gè)單元的控制信號(hào)分別由不同的開(kāi)關(guān)獨(dú)立控制，連線參考圖見(jiàn)圖4.2。 同后邊模型機(jī)實(shí)驗(yàn)相同，存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫(xiě)線。2、由于有不同的連線圖就有不同的執(zhí)行流程，按照第一種連線方式，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)須有以下幾步操作: 數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)置10H打入到地址寄存器。 數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)置數(shù)據(jù) 93H打入到存儲(chǔ)器。 存儲(chǔ)器輸出數(shù)據(jù)到輸出設(shè)備同時(shí)打入到R0寄存器。3 、連接實(shí)驗(yàn)線路。參考實(shí)驗(yàn)連線圖如圖4.2所示。仔細(xì)檢查無(wú)誤后，接通電源。4、 置所有控制信號(hào)為初始態(tài)：輸入設(shè)備（B_SW=O,RD=0、地址

23、寄存器（C_AR=0、存儲(chǔ)器（CS=1 OE=1 WE=）輸出設(shè)備（CS=1 WR=） 通用寄存器 RO （ B_R0=1 C_RO=C、，CLR=1。5、“時(shí)序發(fā)生器單元”中的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)撥至“單步”狀態(tài)。 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)10H, B_SW=1 RD=0, C_AR=1，按動(dòng)時(shí)序啟動(dòng)鍵 START產(chǎn)生的T3節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到地址寄存器中。關(guān)掉地址寄存器打入門(mén)控信號(hào)（C_AR=0）。 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置93H, CS=O OE=1 WE=hOf 1,此時(shí)將總線上的數(shù)據(jù)93H寫(xiě)入到存儲(chǔ)器當(dāng)前地址單元中。關(guān)掉輸入設(shè)備三態(tài)門(mén)（B_SW=1，關(guān)掉存儲(chǔ)器片選線（CS=1）。 存儲(chǔ)器片選有效讀有效（CS=O

24、 WE=1 OE=0 ,輸出設(shè)備片選有效寫(xiě)有效（ CS=O WR=hO宀1）,此時(shí)存儲(chǔ)器中的數(shù)打入到輸出設(shè)備的數(shù)碼管中顯示，同時(shí)，打開(kāi)通用寄存器RO的打入門(mén)控信號(hào)（C_R0=1 ,按動(dòng)時(shí)序啟動(dòng)鍵 START產(chǎn)生的T4節(jié)拍脈沖將總線上的數(shù)據(jù)打入到通用寄存器 R0中。然后關(guān)存儲(chǔ)器（CS=1）, 關(guān)通用寄存器打入門(mén)控信號(hào)（C_R0=0。五、實(shí)驗(yàn)要求1 、在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了什么故障？記錄故障現(xiàn)象，排除故障的分析思路，故障定位及故障的性質(zhì)。2、以第二種實(shí)驗(yàn)接線方法實(shí)現(xiàn)本實(shí)驗(yàn)要求，即存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備（包括輸入設(shè)備和輸出設(shè)備、有各自的片選線，但是共用一根讀線和一根寫(xiě)線的方式連接實(shí)驗(yàn)線路，分析有什么區(qū)

25、別，編寫(xiě)執(zhí)行流程，寫(xiě)出詳細(xì)的 實(shí)驗(yàn)步驟，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖4.2總線實(shí)驗(yàn)接線圖11實(shí)驗(yàn)五控制器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握計(jì)算機(jī)控制器的功能、組成及其不同的結(jié)構(gòu)。2、掌握微程序控制器的組成、工作原理。3、學(xué)習(xí)微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。4、掌握設(shè)計(jì)指令的執(zhí)行流程。5、熟悉本教學(xué)計(jì)算機(jī)微程序的編制、寫(xiě)入，觀察微程序的運(yùn)行。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備TWL-PCC十算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干；PC微機(jī)一臺(tái)（選配）。三、實(shí)驗(yàn)原理1控制器原理微程序控制器的基本思想可以概括為兩點(diǎn)： 將控制器所需要的微命令，以微代碼的形式編成微指令，存入一個(gè)控制存儲(chǔ)器中，這個(gè)控制存儲(chǔ)器由只讀存儲(chǔ)器ROM勾成。在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，從控存中

26、取出微指令，用其所包含的微命令來(lái)控制有關(guān)部件的操作。 將每種機(jī)器指令分解為若干條微操作序列，用若干條微指令來(lái)解釋一條機(jī)器指令。再根據(jù)整個(gè)指令系 統(tǒng)的需要，編制出一套完整的微程序，預(yù)先存入控存中。微程序控制器的工作原理是將一條微指令分成兩部分：控制命令字段和下址字段，用微指令的控制命令 字段來(lái)提供一條機(jī)器指令的一個(gè)執(zhí)行步驟所需要的控制信號(hào)，用這條微指令的下址字段來(lái)指明下一條微指令 在控制存儲(chǔ)器中的地址，用于從控制存儲(chǔ)器中讀出下一條微指令。微程序控制器的組成結(jié)構(gòu)包括：控制存儲(chǔ)器（CM、微指令寄存器（卩IR）、微地址寄存器（卩AR）及后續(xù)微地址形成電路。2 .單元電路組成微程序控制器組成原理圖如圖5

27、.1，其邏輯框圖則如圖 5.2所示。該單元主要由以下部件組成：（1）控制存儲(chǔ)器（CM控制存儲(chǔ)器（CM由4片2816 （2KX 8位）E2PROM!成，具有掉電保護(hù)功能，用于存放32位微指令。將4片2816并聯(lián)起來(lái)，就構(gòu)成了容量為256X 32位控制存儲(chǔ)器，即可以存放256條微指令?！拔⒖仄鲉卧庇幸粋€(gè)三檔撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用來(lái)選擇控制器處于編程/校驗(yàn)/運(yùn)行狀態(tài)?！熬幊獭睜顟B(tài)即手動(dòng)給控存寫(xiě)數(shù)據(jù)，“校驗(yàn)”狀態(tài)即手動(dòng)校驗(yàn)控存給定地址中的數(shù)據(jù)。教學(xué)計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)須撥在“運(yùn)行”狀態(tài)?？卮娴?片2816的片選信號(hào) CS分別由單片機(jī)控制單元的P3.2、P3.3、P3.4、P3.5控制。平時(shí)都為有效狀態(tài)，只有聯(lián)機(jī)操作時(shí)

28、上位機(jī)對(duì)控存進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，會(huì)關(guān)掉所有片選，然后依次打開(kāi)每片進(jìn)行讀寫(xiě)操作。而4片2816的輸出使能OE寫(xiě)信號(hào)WE均由編程單元電路根據(jù)編程開(kāi)關(guān)的狀態(tài)及聯(lián)機(jī)的情況控制產(chǎn)生并輸出，在“編程”狀態(tài)時(shí)全為寫(xiě)有效，在“校驗(yàn)”狀態(tài)時(shí)全為讀有效，在“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)全為讀有效，但當(dāng)聯(lián)機(jī)操作時(shí)上 位機(jī)也會(huì)控制讀寫(xiě)狀態(tài)。4片2816的存儲(chǔ)器的地址 A7A0分別并聯(lián)到一起。它們?cè)谑謩?dòng)編程/校驗(yàn)時(shí)（“編程”狀態(tài)或“校驗(yàn)”狀態(tài)）由手動(dòng)微地址鎖存器（74LS374）提供，它由排針 MCJ1的MAMA0輸入在T1時(shí)刻打入鎖存；運(yùn)行時(shí)（“運(yùn)行”狀態(tài)下）由微地址寄存器（卩AR提供；或聯(lián)機(jī)情況下由單片機(jī)控制單元來(lái)給出。8個(gè)指示UA：UA

29、0等用來(lái)實(shí)時(shí)顯示微地址?？卮娴臄?shù)據(jù)輸入/輸出作為32位微指令寄存器（卩IR）的輸入端，或由32位微代碼輸入開(kāi)關(guān) MK3MK0 經(jīng)三態(tài)門(mén)（74LS245）作為輸入，三態(tài)門(mén)由編程開(kāi)關(guān)電路控制，12DL0VT1VT2VT3VTTN_CR_CR_C i R_C 2FT_C 1FT_C8燈示顯=-1+址<1碼0ES07 4L S2MK3132位微代碼輸入開(kāi)關(guān)A9 A0S L4MK16 MK15MK24k MK23327 4L S245"| 24LS24關(guān) 開(kāi) 程 編元 單 制 控 及3 72SL47OA 入 碼譯 83 1*92譯 8 31nub 2D碼譯 83 1>I(TN_B(

30、CP_BDR_B3F_BPS_BFS_BULA_BFCA <D/UPS_CCP_CDREWMOM0S1S2S3SR7 4LS2MK0圖5.1微程序控制器原理圖1ES 2ES 3ES 4ES 5ES元 單 線 總元 單 機(jī) 片 單14指令寄存器1 R圖5.2 微程序控制器邏輯框圖編程開(kāi)關(guān)處于“編程”狀態(tài)時(shí)三態(tài)門(mén)打開(kāi)，其他狀態(tài)都關(guān)閉。同時(shí)，有32位指示燈 MD3仆MD0顯示控存32位數(shù)據(jù)線。在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下可由PC機(jī)控制單片機(jī)單元讀寫(xiě)數(shù)據(jù)線。（2）微指令寄存器（卩IR ）微指令寄存器（卩IR ）為32位，分為24位的微命令寄存器和 8位的微地址寄存器（卩AR）合起來(lái)構(gòu)成。 24位微命令寄存器由三

31、片鎖存器（74LS273）組成。8位微地址寄存器由4片2D觸發(fā)器（74LS74）組成。這些鎖存器的打入時(shí)鐘為 T2時(shí)鐘鎖存，清零端全接至開(kāi)關(guān)組單元的總清CLR開(kāi)關(guān)上。所以，當(dāng)總清開(kāi)關(guān)清零后，微命令寄存器及微地址鎖存器都被清零。8位微地址寄存器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）連接到控存的地址線上。微指令的編碼采用直接表示法和分段譯碼表示法相結(jié)合，微指令第M31M17位為直接輸出的控制信號(hào)，M16- M14 M14 M11 M1（8分別用一個(gè)74LS138譯出多個(gè)控制信號(hào)。微指令格式詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)后。（3）指令譯碼及后續(xù)微地址形成電路本實(shí)驗(yàn)微程序控制器的后續(xù)微地址形成方法采用功能分支轉(zhuǎn)移，后續(xù)微

32、地址直接包含在當(dāng)前微指令的代 碼中，即32位微指令寄存器的后 8位M7MQ然后根據(jù)取來(lái)的機(jī)器指令的操作碼（鎖存于指令寄存器IR中）及M1（M8的狀態(tài)條件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)移邏輯判斷，從而找到該條指令執(zhí)行過(guò)程的一段微程序的入口地址，從而 實(shí)現(xiàn)分支轉(zhuǎn)移。根據(jù)以上分析，可將微程序的后繼微地址的控制原理總結(jié)如下： 當(dāng)條件測(cè)試字 TWO有效（TW0=0 ）時(shí)，根據(jù)機(jī)器指令的操作碼（OF） I7 14進(jìn)行分支轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生該條指令的微程序入口地址。當(dāng)I7 I6 15 14=0 0 0 0時(shí)，SE3 SE2 SE1 SE0=1 1 1 1，對(duì)后續(xù)微地址的后四位不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)制，原來(lái)的后續(xù) 微地址的值不變。當(dāng)I7 I6 I5

33、 I4中一個(gè)或一個(gè)以上位為 1時(shí)，貝U SE3SE0對(duì)應(yīng)位為0,同時(shí)就會(huì)對(duì)后續(xù)微地址相應(yīng)位強(qiáng)制 為1，從而使后續(xù)微地址發(fā)生改變。例如：取完指令之后，根據(jù)TW0發(fā)生分支轉(zhuǎn)移，假設(shè)后續(xù)微地址為10H。操作碼OP（I714 ）為0000時(shí)，指令的微程序入口地址為10H;操作碼OP（I714 ）為0001時(shí)，指令的微程序入口地址為1伯；操作碼OP （1714 ）為0101時(shí)，指令的微程序入口地址為15H;操作碼OP（I714 ）為1011時(shí)，指令的微程序入口地址為1BH= 當(dāng)條件測(cè)試字 TW1有效（TW1=0 ）時(shí)，根據(jù)機(jī)器指令碼 I1 I0 進(jìn)行譯碼，轉(zhuǎn)移至相應(yīng)指令的微程序段，主要應(yīng)用于含尋址方式碼

34、（MOD的機(jī)器指令，在這些指令中，I5I4為尋址方式碼（MO）1716和1110為操作碼OP 當(dāng)條件測(cè)試字 TW2有效（TW2=0 ）時(shí)，根據(jù)進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)行轉(zhuǎn)移，主要應(yīng)用于條件轉(zhuǎn)移指令JC。 當(dāng)條件測(cè)試字 TW3有效（TW3=0 ）時(shí)，根據(jù)SWB SWA犬態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，主要應(yīng)用于控制臺(tái)操作指令。 當(dāng)條件判斷ICF有效（ICF=0 ）時(shí)，根據(jù)INT是否有效，確定轉(zhuǎn)移到中斷響應(yīng)微程序入口地址?，F(xiàn)在介紹編程開(kāi)關(guān)及控制電路?！拔⒖仄鲉卧痹O(shè)有一個(gè)編程開(kāi)關(guān)，它有三種狀態(tài)：編程、校驗(yàn)、運(yùn)行。當(dāng)編程開(kāi)關(guān)處于“編程”狀態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)輸入微碼，此時(shí)，控存執(zhí)行寫(xiě)操作，控存（2816 ）寫(xiě)有效（片選CS=Q寫(xiě)使能

35、WE=0輸出使能OE=）后續(xù)微地址輸出三態(tài)門(mén)（245）關(guān)閉（使能信號(hào) G=1）,控 存的地址由手動(dòng)微地址鎖存器（374）提供，該鎖存器輸出有效（輸出使能信號(hào)OE=0,控存的數(shù)據(jù)則由 32位的微代碼輸入開(kāi)關(guān)輸入，微代碼輸入開(kāi)關(guān)的三態(tài)門(mén)（245）打開(kāi)（使能信號(hào) G=0）。當(dāng)編程開(kāi)關(guān)處于“校驗(yàn)”狀態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)校驗(yàn)微代碼，此時(shí)，控存執(zhí)行讀操作，控存（2816）讀有效（片選 CS=Q輸出使能OE=0寫(xiě)使能 WE=1 ,后續(xù)微地址輸出三態(tài)門(mén)（245）關(guān)閉（使能信號(hào) G=1）, 控存的地址由手動(dòng)微地址鎖存器（ 374）提供，該鎖存器輸出有效（輸出使能信號(hào)OE=0）, 32位微代碼輸入開(kāi)關(guān)的輸出三態(tài)門(mén)（

36、245）關(guān)閉（使能信號(hào) G=1）,控存的數(shù)據(jù)則由32位的微代碼顯示燈顯示輸出。當(dāng)編程開(kāi)關(guān)處于“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行微程序，此時(shí)，控存執(zhí)行的是讀操作，控存（2816）讀有效（片選CS=Q輸出使能OE=O,寫(xiě)使能 WE=）控存的地址是由后繼微地址修改邏輯提供，后續(xù)微地址 三態(tài)門(mén)（245）打開(kāi)（使能信號(hào) G=0，手動(dòng)微地址鎖存器（374）輸出關(guān)閉（輸出使能信號(hào)OE=1, 32位微代碼輸入開(kāi)關(guān)的三態(tài)門(mén)（245）關(guān)閉（使能信號(hào) G=1）。3 微指令格式微指令字長(zhǎng)共32位，其定義及控制順序如表 5.1所示。S3、S2、S1、SO、M CN CF。M31M25位，被定義為控制信號(hào)M24M22位，被定義

37、為控制信號(hào)IO/M、WE RDM21 位,被定義為控制信號(hào)*M20 位,被定義為控制信號(hào)*M19 位，被定義為控制信號(hào)*M18 位，被定義為控制信號(hào)*M17 位，被定義為控制信號(hào)*C_PCC_SP_U/D。亠它作為中斷控制單元的開(kāi)中斷控制，高電平有效。 ICF。它作為一條機(jī)器指令的結(jié)束標(biāo)志，低電平有效。M16- M14位：經(jīng)過(guò)一個(gè)3: 8譯碼器譯出7位控制部件總線輸出信號(hào)M13M11位：經(jīng)過(guò)一個(gè)3: 8譯碼器并反向后譯出M1（M8位：經(jīng)譯碼器譯出5位條件測(cè)試字信號(hào)及6位控制部件輸入門(mén)控信號(hào)。PC與堆棧指針寄存器的裝載控制信號(hào)。表5.1微指令格式3130292827262524232221201

38、91817161514131211109 876543210S3S2S1S0MCNCPIO/MWERDC_pcC SU/DIAICFA2A1A0B2B1BCC2C1CCuA7UA(5uA!5uAluA：JuA：>uA1uA0各控制位作用解釋如下:*M7M0位，被定義為微地址 uA7uAO。四、實(shí)驗(yàn)步驟（1）圖5.5為一個(gè)設(shè)計(jì)好的簡(jiǎn)單指令系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的微程序流程圖。其所對(duì)應(yīng)的微程序入口地址影射表見(jiàn)表5.5所示。按照微指令流程圖將全部微程序按微指令格式翻譯成二進(jìn)制代碼，將得到如表5.6所示的本指令系統(tǒng)的微程序清單。INf 20HPCAR, PC+1控制臺(tái)操作OUT21HPCAR,PC+1運(yùn)行S

39、TAJMP22HPCAR,PC+1D5HRAMARRAMARRAMARDDHDEHSV R0R( LED07HRDTRIt 06HRAMTF223H24HPCAR,PC+1F 0AHRAMAR1F 0BHR(RAMJLZRD TR1PCAR,PC+1D9HALLRDALUR025HDCHRAMPC圖5.5 微程序流程圖表5.5微程序入口地址影射表序號(hào)指令編碼入口地址1IN R00000 000020H2OUT RO0001 000021H3ADD R0 ADR0010 000022H4NOT R00011 000023H5STA ADR R00100 000024H6JMP ADR0101 0

40、00025H表5.6基本指令的微程序清單微址S3 S2 S1 S0 M CN CP IO/M WE RD C_PC C_SP U/D IA ICFABC下址操作功能000 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000100010000空操作010 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000010PC->AR,PC+1020 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010010000100000RAM->IR030 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 10001010000000110

41、1RAM->AR040 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001110RAM->AR050 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000000110RAM->AR060 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100001000000000111RAM->TR2070 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 110000100000001000RO->TR1081 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU->

42、R0090 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100101100000000001ALU->R00A0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100010100000001011RAM->AR0B0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 110000000000000001RO->RAM0C0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 100000010100000001RAM->PC0D0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100001100000000001SW->R00E0 0 0 0

43、 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 110000000000000001R0->LED100 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010010PC->AR,PC+1110 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000010101PC->AR,PC+1120 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 100000100000010100SW->TR1130 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 100000000000000001空操作141 1 1 1 1 0 1 1

44、0 1 0 0 0 0 100100000000010000ALU->RAM150 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 100000100000010110RAM->TR1161 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 100100000000010001ALU->LED200 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000011PC->AR,PC+1210 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000100PC->AR,PC+1220 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 111010100000000101PC->