計算機組成原理全部實驗

1、 計算機科學技術系 王玉芬2012年11月3日 基礎實驗部分該篇章共有五個基礎實驗組成，分別是：實驗一 運算器實驗實驗二 存儲器實驗實驗三 數據通路組成與故障分析實驗實驗四 微程序控制器實驗實驗五 模型機組成與指令周期實驗實驗一 運算器實驗運算器又稱作算術邏輯運算單元（），是計算機的五大基本組成部件之一，主要用來完成算術運算和邏輯運算。運算器的核心部件是加法器，加減乘除運算等都是通過加法器進行的，因此，加快運算器的速度實質上是要加快加法器的速度。機器字長n位，意味著能完成兩個n位數的各種運算。就應該由n個全加器構成n位并行加法器來實現。通過本實驗可以讓學生對運算器有一個比較深刻的了解。一、實驗

2、目的1掌握簡單運算器的數據傳輸方式。2掌握算術邏輯運算部件的工作原理。3. 熟悉簡單運算器的數據傳送通路。4. 給定數據，完成各種算術運算和邏輯運算。二、實驗內容：完成不帶進位及帶進位的算術運算、邏輯運算實驗。 總結出不帶進位及帶進位運算的特點。三、實驗原理： 1.實驗電路圖圖4-1 運算器實驗電路圖121T42T4S1S2M0S0S3 2.實驗數據流圖圖4-2 運算器實驗數據流圖 3.實驗原理運算器實驗是在 單元進行；單板方式下，控制信號，數據，時序信號由實驗儀的邏輯開關電路和時序發(fā)生器提供，70八個邏輯開關用于產生數據，并發(fā)送到總線上；系統方式下，其控制信號由系統機實驗平臺可視化軟件通過管

3、理來進行控制，70八個邏輯開關由可視化實驗平臺提供數據信號。（1）1，2：運算暫存器，（2）1：控制把總線上的數據打入運算暫存器1，高電平有效。（3）2：控制把總線上的數據打入運算暫存器2，高電平有效。（4）S3，S2，S1，S0：確定執(zhí)行哪一種算術運算或邏輯運算（運算功能表見附錄1或者課本第49頁）。（5）M：M0執(zhí)行算術操作；M1執(zhí)行邏輯操作。（6） ：0表示運算時最低位加進位1；1則表示無進位。（7）：控制運算器的運算結果是否送到總線，低電平有效。（8）：控制8位數據開關70的開關量是否送到總線，低電平有效。四、實驗步驟：實驗前首先確定實驗方式（是手動方式還是系統方式），如果在做手動方式

4、實驗則將方式選擇開關置手動方式位置（31個開關狀態(tài)置成單板方式）。實驗箱已標明手動方式和系統方式標志。所有的實驗均由手動方式來實現。如果用系統方式，則必須將系統軟件安裝到系統機上。將方式標志置系統模式位置。學生所做的實驗均在系統機上完成。其中包括高低電平的按鈕開關信號輸入，狀態(tài)顯示均在系統機上進行。下面實驗以手動方式為例進行。我們相信學生在手動方式下完成各項實驗后，進入系統方式會變的更加得心應手。具體步驟如下：1 實驗前應將輸出信號與相連接。2 如果進行單板方式狀態(tài)實驗，應將開關方式狀態(tài)設置成單板方式；同時將位于設計區(qū)一上方P0K開關設置成手動方式位置，P1K，P2K開關位置均設置成手動方式位

5、置。3 如果進行系統方式調試，則按上述方式相反狀態(tài)設置。4 頻率信號輸出設置：在1 區(qū)有四個f04狀態(tài)設置，在進行實驗時應保證f04四個信號輸出只能有一個信號輸出，及f04只有一開關在的位置。5 不管是手動方式還是系統方式，31個按鈕開關初始狀態(tài)應為“1”即對應的指示燈處于發(fā)光的狀態(tài)。6 位于 區(qū)的J1跳線開關應在右側狀態(tài)。說明：開關；標識符應為“”注意事項：；不能同時按下；因為同時按下會發(fā)生總線沖突，損壞器件。實驗前把，對應的邏輯開關置成11狀態(tài)（高電平輸出），并預置下列邏輯電平狀態(tài)：1，1，R01，R11，R21時序發(fā)生器處于單拍輸出狀態(tài)，實驗是在單步狀態(tài)下進行1，2的數據寫入及運算，以便

6、能清楚地看見每一步的運算過程。實驗步驟按表1進行。實驗時，對表中的邏輯開關進行操作置1或清0，在對1，2存數據時，按單次脈沖P0（產生單拍T4信號）。表1中帶X的為隨機狀態(tài)，無論是高電平還是低電平，它都不影響運算器的運算操作?？偩€D7D0上接電平指示燈，顯示參與運算的數據結果。表中列出運算器實驗任務的步驟同表4相同，16種算術操作和16種邏輯操作只列出了前面4種，其它實驗步驟同表4相同。帶“”的地方表示需要按一次單次脈沖P0，無“”的地方表示不需要按單次脈沖P0。 表1 運算器實驗步驟與顯示結果表 S3S2S1S0M1270D7D0P0注釋X X X XXX000155H55HX X X XX

7、X0001X X X XXX100155H55H向1送數X X X XXX0101向2送數1 1 1 11X001055H讀出1數1 0 1 01X0010讀出2數X X X XXX1001向1送數X X X XXX010155H55H向2送數0 0 0 0010010算術運算0 0 0 0000010算術運算0 0 0 01X001055H邏輯運算0 0 0 1010010算術運算0 0 0 100001000H算術運算0 0 0 11X001000H邏輯運算0 0 1 0010010算術運算0 0 1 0000010算術運算0 0 1 01X001055H邏輯運算0 0 1 1010010

8、算術運算0 0 1 100001000H算術運算0 0 1 11X001000H邏輯運算注意： 運算器實驗時，把與T4信號相關而本實驗不用的0，1，2接低電平，否則影響實驗結果。其它注意事項：進行系統方式實驗時應注意如下幾點：實驗前應將輸出信號與相連接。1、 檢查通訊電纜是否與計算機連接正確。2、 開關方式狀態(tài)應置成系統方式；（31個開關）。3、 P0K、P1K、P2K都置成系統方式；4、 信號連接線必須一一對應連接好。即在實驗機左上方的信號接口與實驗機右下方的信號接口分別一一對應連接。左上方 右下方地址指針 地址指針地址總線 地址總線（在實驗機右側中部）數據總線 數據總線（在實驗機右側中部）

9、運算暫存器1運算暫存器1運算暫存器2運算暫存器2微地址微地址檢查完畢可以通電；注意事項：1、 計算機屏幕上所有的按鈕與實驗機上的按鈕完全對應。2、 在做實驗時，要保證總線不發(fā)生沖突。即對總線操作時只有一個操作狀態(tài)有效。3、 運算器、存儲器、數據通路，三個實驗按操作步驟操作即可 實驗二 、存儲器實驗一、實驗目的1.掌握存儲器的數據存取方式。2.了解與主存間的讀寫過程。3.掌握半導體存儲器讀寫時控制信號的作用。二、實驗內容：向中任一存儲單元存入數據；并讀出任一單元的數據。三、實驗原理 1.實驗電路（見下圖） 2.實驗原理存貯器實驗電路由（6116），（74273）等組成。70為邏輯開關量，與產生地

10、址和數據；寄存器輸出A7A0提供存貯器地址，通過顯示燈可以顯示地址，D7D0為總線，通過顯示燈可以顯示數據。當為高電平，為低電平，T3信號上升沿到來時，開關70產生的地址信號送入地址寄存器。當為低電平，為高電平，為低電平，T3上升沿到來時，開關70產生的數據寫入存貯器的存貯單元內，存貯器為讀出數據，D7D0顯示讀出數據。實驗中，除T3信號外，為電位控制信號，因此通過對應開關來模擬控制信號的電平，而，控制信號受時序信號T3定時。四、實驗步驟（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）實驗前將，對應的邏輯開關置成11狀態(tài)（高電平輸出），使時序發(fā)生器處于單拍輸出狀態(tài)，每按一次P0輸出

11、一拍時序信號，實驗處于單步狀態(tài)，并置1。實驗步驟按表2進行，實驗對表中的開關置1或清0，即對有關控制信號置1或清0。表格中只列出了存貯器實驗步驟中的一部分，即對幾個存貯器單元進行了讀寫，其它單元的步驟同表格相同。表中帶的地方表示需要按一次單次脈沖P0。注意：表中列出的總線顯示D7D0及地址顯示A7A0，顯示情況是：在寫入地址時，由70開關量地址送至D7D0，總線顯示70開關量，而A7A0則顯示上一個地址，在按P后，地址才進入，即在單次脈沖（T3）作用后，A7A0同D7D0才顯示一樣。表2 存貯器實驗步驟顯示結果表 70D7D0P0A7A0注釋011100H00H00H地址00寫入000100H

12、00H00H數據00寫入011110H10H10H地址10寫入000110H10H10H數據10寫入011100H00H00H地址00寫入100000H00H00H讀011110H10H10H地址10寫入100010H10H10H讀011140H40H40H地址40寫入000140H數據寫入011142H42H42H地址42寫入000155H55H42H數據55寫入011144H44H44H地址44寫入000144H數據寫入011140H40H40H地址40寫入100040H40H讀內容011142H42H42H地址42寫入100042H55H42H讀內容011144H44H44H地址44寫入

13、100044H44H讀內容說明：實驗機中符號“”；當信號為“0”低電平時，表示存儲器6264的數據輸入為有效狀態(tài)。 實驗三、數據通路組成與故障分析實驗一、實驗目的熟悉計算機的數據通路掌握數據運算及相關數據和結果的存儲的工作原理二、實驗內容：利用07數據輸入開關向1、2預置數據，做運算后將結果存入，并實現任一單元的讀出。例如：將數據做如下操作44結果放在的單元44H結果放在的單元三、實驗原理： 1.實驗電路 2.實驗原理數據通路實驗是將前面進行過的運算器實驗模塊和存貯器實驗模塊兩部分電路連在一起組成的。原理圖見圖7。實驗中，除T4，T3信號外，所有控制信號為電平控制信號，這些信號由邏輯開關來模擬

14、，其信號的含義與前兩個實驗相同。我們按圖7進行實驗。四、實驗步驟（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）實驗前將，開關置11，使時序發(fā)生器處于單拍狀態(tài)，按一次P時序信號輸出一拍信號，使實驗為單步執(zhí)行。實驗步驟見表3。表3 數據通路實驗過程表12S3S2S1S0M70A7A0D0D7單次按鈕P注釋0111010X144H44H44H存入1011X001X1存入2101X00011101112(或運算)101X001111011存入2101X00001101112(異或運算)101X01001101144H存入1; 1244H011X100X1地址存入1001000101011

15、2內容存入0111100X1地址存入10010001111111內容存入0111100X1地址存入1100010X1讀內容送10111100X1地址存入1100001X1讀內容送20111100X1地址存入0101000X1數據存入0111100X1地址存入0101000X100H00H數據00H存入 表3中，列出了數據通路組成實驗的一部分實驗步驟，其它部分同表中的實驗步驟相同，只是實驗的數據及存貯單元不同。表中帶X的內容是隨機狀態(tài)，它的電平不影響實驗結果。表中帶“”的地方表示需要按單次脈沖P，無“”的地方則表示不需要按單次脈沖P。注意：A7A0所接的地址顯示情況是按單次脈沖P后的狀態(tài)，A7A

16、0的顯示才與表中相同，否則顯示的是上一個地址。實驗四 微程序控制器實驗一、實驗目的熟悉微指令格式的定義。掌握微程序控制器的基本原理。二、實驗內容：分別完成輸入指令、加法指令、存數指令、輸出指令、無條件轉移指令、強迫讀、強迫寫的微指令流程，并觀察微地址的變化。3、 實驗原理：3.1實驗電路圖圖4-4微程序控制器電路圖3.2實驗原理一條指令由若干條微指令組成，而每一條微指令由若干個微指令及下一微地址信號組成。不同的微指令由不同的微命令和下一微指令地址組成。它們存放在控制存貯器（2764）中，因此，用不同的微指令地址讀出不同的微命令，輸出不同的控制信號。微程序控制器的電路圖見圖4-4，40為微地址寄

17、存器。控制存貯器由3片2764組成，從而微指令長度為24位。微命令寄存器為20位，由2片8D觸發(fā)器74273和1片4D觸發(fā)器74175組成。微地址寄存器5位，由3片正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器7474組成，它們帶有清零端和預置端。在不判別測試的情況下，T2時刻打入的微地址寄存器內容為下一條指令地址。在需要判別測試的情況下，T2時刻給出判別信號P（1）1及下一條微指令地址01000。在T4上升沿到來時，根據P（1）7，6，5的狀態(tài)條件對微地址01000進行修改，然而按修改的微地址讀出下一條微指令，并在下一個T2時刻將讀出的微指令打入到微指令寄存器和微地址寄存器。（即P2）為清零信號。當為低電平時，微指令

18、寄存器清零，微指令信號均無效。微指令格式見下表：表4-4 微指令格式表23222120191817161514131211S3S2S1S0M12選擇運算器運算模式打入片選寫打入R0打入1打入2打入109876543210R0P（1）432101打入運算器結果送總線內容送總線R0內容送總線開關內容送總線判別字下一微指令地址圖4-5 微指令流程圖如圖4-5所示，微程序控制器在清零后，總是先給出微地址為00000的微指令（啟動程序）。讀出微地址為00000的微指令時，便給出下一條微指令地址00001。微指令地址00001及00010的兩條微指令是公用微指令。微指令地址00001的微指令執(zhí)行的是的內容

19、送地址寄存器及加1微指令。同時給出下一條微指令地址00010。微指令地址00010的微指令在T2時序信號是，執(zhí)行的是把的指令送到指令寄存器，同時給出判別信號P（1）及下一條微 指令地址01000，在T4時序信號時，根據P（1）7，6，5，修改微地址01000，產生下一條微指令地址，不同的指令（7，6，5也就不同）產生不同的下一條微指令地址。在7，6，5為000（即無指令輸入時），仍執(zhí)行01000的微指令。從而可對進行連續(xù)讀操作。當執(zhí)行完一條指令的全部微指令，即一個微程序的最后一條微指令時，均給出下一微指令地址00001，接著執(zhí)行微指令地址00001，00010的公共微指令，讀下條指令的內容，再

20、由微程序控制器判別產生下一條微指令地址，以后的下一條微指令地址全部由微指令給出，直到執(zhí)行完一條指令的若干條微指令，給出下一條微指令地址00001。實驗時，先把J1插座的短路塊向右短接，然后用開關25，26，27模擬指令的代碼（即7，6，5），不斷改變25，26，27狀態(tài)，模擬不同的指令，從而讀出不同的微指令。微指令輸出狀態(tài)由各對應的指示燈顯示。實驗用單步的方式，將啟動程序5條指令，強迫讀，強迫寫的微指令逐條讀出。可用電平指示燈顯示每條微指令的微命令。從微地址40和判別標志上可以觀察到微程序的縱向變化。四、實驗步驟：在做微程序實驗時應將“”和“”用26芯電纜連起來在進行微程序控制器實驗時兩種方式

21、（系統方式和單板方式）31個開關設置如下：1、 J1跳線位置應在右側連接。2、 實驗在系統機上進行時，應將“”信號設置成低電平。3、 ：微程序控制器的微地址修改信號，微地址修改為10000，使機器處于寫狀態(tài)。4、 ：微程序控制器的微地址修改信號，微地址修改為01000，使機器處于讀狀態(tài)。（1）觀察時序信號將，置00按單次脈沖按鈕P0，使時序信號輸出連續(xù)波形。（2）觀察微程序控制器工作原理將，置11，微程序控制器處于單步狀態(tài)，按一次單步按鈕產生一拍時序信號T1，T2，T3，T4。將置0使微程序控制器輸出微地址。，置11，將7置0，6置0，5值0，表示無指令輸入。實驗步驟如下：1，按一次P2（清零

22、按鈕），使40為00000。2，按一次P0執(zhí)行微指令地址為00000的啟動程序，給出一條微指令地址40為00001。3，將7，6，5置為001，按一次P0，執(zhí)行微指令地址00001的微指令，同時給出下一條微指令地址00010，以后再按P0，一直執(zhí)行到一條指令的全部微指令結束給出下一條微指令地址00001，輸入指令的微指令流程請參閱附錄3，微指令的微命令輸出顯示應同附錄3的微指令代碼對應，微地址的輸出顯示也應相同。4，在執(zhí)行至微地址40顯示為00001時，置7，6，5010為加法指令的若干條微指令，直至執(zhí)行到微地址40顯示00001結束。5，重復4執(zhí)行7，6，5為011（存貯器存數指令）的指令。

23、6，重復4執(zhí)行為執(zhí)行7，6，5為100（輸出指令）的指令。7，重復4執(zhí)行7，6，5為101（無條件轉移指令）的指令。8，在執(zhí)行到微地址40顯示為00001時，或在開機時，按清零鍵P2使40顯示為00000，置70，60，50，置1，置1，把開關從“1”“0”“1”，使微地址40顯示10000，強迫處于寫，執(zhí)行微指令地址為10000，10001，10010的三條微指令，電平指示燈顯示微指令的微命令及微地址。執(zhí)行時為循環(huán)重復執(zhí)行微指令，以便不斷對寫入數據，直到有清零信號作用時才停止。9，按清零鍵P2，使40顯示為00000，置7，6，5000，1，1，把開關從“1”“0”“1”，使微地址40顯示0

24、1000，強迫機器處于讀，執(zhí)行微指令地址為01000，01110，01111的三條微指令，電平指示顯示微指令的微命令及微地址。執(zhí)行時為循環(huán)重復執(zhí)行微指令，不斷讀內容。（3）連續(xù)方式讀出微指令將時序發(fā)生器處于連續(xù)時序循環(huán)狀態(tài)，就可連續(xù)讀出微指令。將，置00，按P0時序發(fā)生器連續(xù)輸出時序信號。此時，微程序控制器按某一序列的微指令地址固定的重復地讀出微指令序列。實驗五 模型機組成與指令周期實驗一、實驗目的將運算器模塊，存貯器模塊、微程序控制器模塊組合在一起，聯成一臺簡單的計算機。用微程序控制器控制模型機的數據通路。二、實驗內容執(zhí)行由5條指令組成的簡單程序，掌握指令與微指令的關系，建立計算機的整機概念

25、。三、實驗原理前面幾個實驗中，控制信號是由實驗者用邏輯開關來模擬，以完成對數據通路的控制。而這次實驗，數據通路的控制信號全部由微程序控制器自動完成。從內存取出一條機器指令到執(zhí)行指令的一個指令周期，是由微指令組成的序列來完成，取一條機器指令對應一個微程序。我們將5條機器指令及有關數據寫入中，通過運行5條機器指令組成的簡單程序，掌握機器指令與微指令的關系。四、實驗步驟（一）實驗設置 實驗時，（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）將J1設置成左側連接。將信號置成低電平“0”。在做模型機實驗時應將“”和“”用26芯電纜連接起來。1、對31個開關設置應按下面方式設置：單板方式位置：

26、（開關位置處于單板方式的位置有如下幾個：）S3、S2、S1、S0、M、1、2、 、R0、0、1、2、 、7、6、5、R1、R2、P（1）；系統方式位置：（開關位置處于系統方式的位置有如下幾個：）、 、7、6、5、4、3、2、1、0、 、 、；1、 J1跳線位置應在左側連接。2、 實驗在系統機上進行時，應將“”信號設置成低電平。通過邏輯開關30（即）將從“1”“0”“1”，使微程序控制器的微指令地址為10000，強迫機器處于寫，重復執(zhí)行微指令地址為10000，10001，10100微指令，把所寫的程序寫入。再通過邏輯開關31（即），將從“1”“0”“1”，使微程序控制器的指令地址為01000，強

27、迫機器處于讀，執(zhí)行微指令地址01000，01110，01111的微指令。讀出所寫的程序，以校對寫入的程序和數據是否正確，然后再運行程序。（二）指令系統：（1） A，。指令碼20，A指R0，指70上的數據輸入到R0寄存器。是輸入指令。（2） A，（）。指令碼40 ，A指R0，為存貯器地址。將R0寄存器的內容與內存中以為地址單元內數相加，結果送R0，是加法指令。（3）（），A。指令碼60 ，A指R0，為存貯器地址。將R0寄存器的內容存到以為地址的內存單元中。（4） ，（）。指令碼80（），為數據總線，為存貯器地址。將內存中以為地址的數據讀到總線上。（5） 。指令碼A0 。指存貯器地址。程序無條件地

28、轉移到所指定的內存單元地址。（6）存貯器寫命令。（7）存貯器讀命令。(三)存貯器寫操作（1）所寫程序 R0， （輸入指令） R0，（） （加法指令） （），R0 （存貯器存數指令） ，（） （輸出指令） （無條件轉換指令）（2）起始地址從00開始地址指令碼注釋0020090140 0B0360 0A0580 0007A0 09550A（3）操作過程26，23，24，30，31設置為01111，即0。，11為單步狀態(tài)，1，1。70設置00000000。按清零鍵P2，30從“1”“0”“1”即 ，這時，40顯示為10000，然后按表5進行存貯操作。存貯器寫是在單步狀態(tài)下進行，其控制信號全部由微程序

29、控制器提供，因此只需操作70（置數據）及按P0（單步操作）。以上為存貯器寫入全過程，起始地址是00H。如果從30H開始，只要在開始用開關置4為“1”，40顯示為10000，70開關置30H，寫過程相同。不同之處在于顯示地址為303，總線顯示為303。寫過程結束后，按清零鍵P2。(四)存貯器讀操作（在完成一個實驗后，應將所有的信號狀態(tài)置成“1”高電平狀態(tài)）狀態(tài)設置為01111，即0， 11，1，1，為單步操作。從“1”“0”“1”即 ，此時，40顯示為01000。存貯器讀操作是在單步狀態(tài)下進行。同樣只需按表6操作07及按P0（單步操作）。表5 存貯器操作過程及顯示結果表 P070A7A0D7D0

30、407000H1000000H1000100H20H00H01H1001001H00H20H1000101H40H01H02H1001002H01H40H1000102H09H02H03H1001003H02H09H1000103H60H03H04H1001004H03H60H1000104H004H05H1001005H04H01000105H80H05H06H1001006H05H80H1000106H006H07H1001007H06H01000107HA0H07H08H1001008H07HA0H1000108H00H08H09H1001009H08H00H1000109H55H09H

31、010010009H55H100010001001000100010表6 存貯器讀操作過程及顯示結果表P070A7A0D7D0407000H0100000H0111000H00H01H0111101H00H20H0111001H01H02H0111102H01H40H0111002H02H03H0111103H02H09H0111003H03H04H0111104H03H60H0111004H04H05H0111105H04H00111005H05H06H0111106H05H80H0111006H06H07H0111107H06H00111007H07H08H0111108H07HA0H01

32、11008H08H09H0111109H08H00H0111009H09H001111009H55H01110000011110001110000011110001110000011110在處，程序未讀出時是隨機數，當執(zhí)行后讀方法讀出時，處顯示指70（09H）即8A55。如果程序寫在30H單元內，只需在開始時將70開關置30H，A7A0顯示則從30H開始，其它不變。(五)執(zhí)行過程執(zhí)行過程可以用單步或連續(xù)執(zhí)行。當單步執(zhí)行時，狀態(tài)設置為01111，即0，11，1，1，按清零鍵P2。然后按表7進行操作，操作只需對07及P0操作，此時J1插座短路塊接向左方。表7 執(zhí)行過程操作及顯示結果表P070A7A

33、0D7D04070000000000H0000100H00H01H0001001H(8A)00H20H0100101H00H80000101H01H02H0001002H01H40H0101002H02H03H0001103H09H55H0010003H09H55H0010103H09H80011003H09H0000103H03H04H0001004H03H60H0101104H04H05H0011105H01011005H00000105H05H06H0001006H05H80H0110006H06H07H1001107H01010007H00000107H07H08H0001008H07

34、HA0H0110108H08H09H1010109H08H00H0000109H(六)運行情況：（1）先執(zhí)行 R0，輸入指令 將開關8A送入R0寄存器。（2）執(zhí)行 R0，（）加法指令 將存貯器地址09中的內容（55）同R0中的數據（8A）相加，結果為送R0寄存器。（3）執(zhí)行（），R0指令 將R0的內容送以為地址的內存，為0B，送R0存儲器0B中。（4）執(zhí)行 ，（）指令 將為地址的內容送總線，為0A中存，送總線。（5）執(zhí)行 指令無條件轉換到以為地址的內存中執(zhí)行指令。轉移到00地址。再執(zhí)行 R0，輸入指令。 擴展實驗該篇章是設計性實驗共有兩個實驗組成，分別為：實驗六 時序與啟停實驗實驗七 基本模型

35、機設計與實現實驗八 帶移位運算的模型機設計與實現實驗九 復雜模型機的設計與實現實驗六 時序與啟停實驗一、實驗目的 1掌握時序電路的原理 2熟悉啟停電路的原理二、實驗要求通過時序電路的啟動了解以單步、連續(xù)方式運行時序電路的過程，觀察T1、T2、T3、T4各點的時序波形。三、實驗原理 實驗所用的時序與啟停電路原理如圖所示，圖4-6 時序發(fā)生器及啟停電路其中時序電路由1/2片7474、1片74175及6個二輸入與門、2個二輸入與非門和3個反向器構成?？僧a生4個等間隔的時序信號T1、T2、T3、T4，其中為時鐘輸入端，時鐘頻率可從F0、F1、F2、F3中選擇一個，由位于實驗裝置左下方的方波信號源提供。

36、學生可根據實驗自行選擇方波信號的頻率。為了便于控制程序的運行，時序電路發(fā)生器也設置了一個啟?？刂朴|發(fā)器，使T1T4信號輸出可控。上圖中啟停電路由1/2片7474、7400及1個二輸入與門構成。，為單步停機控制信號，當其中1個或2個都為高電平“1”時，此時，時序發(fā)生器處于停機或單步狀態(tài)，即每按一次啟動按鈕P0（P0和0；實驗時需用導線將與連接起來）產生一拍時序信號T1，T2，T3，T4。當，都為低電平時，按一次啟動按鈕P0，產生連續(xù)時序信號，接P2作清除按鈕。連續(xù)輸出時序波形如圖所示。圖4-7 連續(xù)輸出時序波形圖T1，T2，T3，T4有兩組輸出信號，以提高負載能力。因此時序信號T1T4將周而復始

37、地發(fā)送出去。如果實驗系統處于系統方式下，當進入“單步”方式命令鍵時管理令“、”處于單步控制方式，機器便處于單步運行狀態(tài)，即此時只發(fā)送一個周期的時序信號就停機。利用單步方式，每次只讀一條微指令，可以觀察微指令的代碼與當前微指令的執(zhí)行結果。另外當機器連續(xù)運行時，如果按動“停機方式”命令鍵管理令工作方式處于停機狀態(tài)，也會使機器停機。實驗七 基本模型機設計與實現一、實驗目的 1在掌握部件單元電路實驗的基礎上，進一步將其系統地組成一臺基本模型計算機。 2為其定義五條機器指令，并編寫相應的微程序，上機調試掌握整機概念。二、實驗設備 計算機組成原理教學實驗系統一臺，排線若干。三、實驗內容1實驗原理部件實驗過

38、程中，各部件單元的控制信號是以人為模擬產生為主，而本次實驗將能在微程序控制下自動產生各部件單元的控制信號，實驗特定指令的功能。這里，計算機數據通路的控制將由微程序控制器來完成，從內存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結束的一個指令周期全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一個微程序 。 本實驗采用五條機器指令：輸入、二進制加法、存數、輸出、無條件轉移，其指令格式如下前四位為操作碼：助記符 機器指令碼 說明 0010 0000 “ ”中的開關狀態(tài)R0 0100 0000 ×××××××× R00 0110 000

39、0 ×××××××× R0 1000 0000 ×××××××× 1010 0000 ×××××××× 其中為單字節(jié)8位，其余為雙字節(jié)指令，××××××××為對應的二進制地址碼。 根據以上要求設計數據通路框圖，如附錄2圖所示。系統涉及到的微程序流程圖如下圖所示：當擬定“取指”微指

40、令時，該微指令的判別測試字段為P1測試。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P1的測試結果出現多路分支。本機用指令寄存器的前三位75作為測試條件，出現5路分支，占用5個固定微地址單元。 當全部微程序設計完畢后，應將每條微指令代碼化，表8即為將微程序流程圖按微指令格式轉化而成的“二進制微代碼表”。指令寄存器：指令寄存器用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。當執(zhí)行一條指令時，先把它從內存取到緩沖寄存器中，然后再傳送至指令寄存器。指令劃分為操作碼和地址碼字段，由二進制數構成，為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進行測試P1，通過節(jié)拍脈沖T4的控制以便識別所要求的操作。“指令譯碼器”實驗板上標有“ ”的芯片根據指令中的操作碼譯碼強置微控器單元的微地址，使下一條微指令指向相應的微程序首地址。 本系統有兩種外部設備，一種是二進制代碼開關，它作為輸入設備（ ）；另一種是塊，它作為輸出設備 。例如：輸入時，二進制開關數據直接經過三態(tài)門送到外部數據總線上，只要開關狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出時，將輸出數據送到外部數據總線上，當寫信號有效時，將數據打入輸出鎖存器，驅動顯示。本實驗設計機器指令程序如下：地址二進制 內容二進制 助記符號 說明0000 0010 0000 “ ”R00001 0100 0000 09H R009