計算機組成原理實驗(TEC-6)

計算機組成原理【實驗原理】 為了進行本實驗，首先需要了解TEC-6模型計算機的基本時序。在TEC-6中，執(zhí)行一條微指令（或者在硬布線控制器中完成1個機器周期）需要連續(xù)的3個時序脈沖T1、T2和T3。它們的時序關(guān)系如圖2-1所示：對于運算器操作來說，在T1期間，讀取微指令，產(chǎn)生控制運算的信號，并將控制信號保持到T3結(jié)束；在T2期間，根據(jù)控制信號，完成運算功能；在T3的上升沿，保存運算結(jié)果。圖2-2,運算器實驗的電路圖。在TEC-6模型計算機中，寄存器組由4個寄存器R0（U50）、R1（U51）、R2（U45）、R3（U46）以及2個三3輸入正與門組成（U33和U38）。4個寄存器R0、R1、R2和R3都是74LS374。R0是累加器，它的輸出通過A總線送運算器的A端口；R1、R2和R3是通用寄存器，它們的輸出通過B總線送運算器的B端口。R0、R1、R2和R3從數(shù)據(jù)總線DBUS接收數(shù)據(jù)。R0的輸出A7—A0直接送A總線，而B總線有3個數(shù)據(jù)來源R1、R2和R3，因此需要用3個信號RS1#、RS2#和RS3#決定哪一個寄存器的輸出送B總線。當(dāng)信號RS1#、RS2#和RS3#中的任何一個為0時，則將對應(yīng)的寄存器輸出送B總線。U33A、U33B、U33C和U38D完成對各個寄存器的寫入功能。信號LDR控制整個寄存器寫操作，而信號LDR0、LDR1、LDR2和LDR3控制單個寄存器的寫操作。當(dāng)LDR為1時，如果LDR0、LDR1、LDR2和LDR3中的其中一個為1，則在T3的上升沿將數(shù)據(jù)總線DBUS上的數(shù)據(jù)寫入對應(yīng)的寄存器。 數(shù)據(jù)開關(guān)SD7—SD0是8個雙位開關(guān)。用手撥動這些開關(guān)，能夠生成需要的SD7—SD0的值。在信號SWBUS#-I為0時，SD7—SD0通過一個8線驅(qū)動器74LS244（U11）送往數(shù)據(jù)總線DBUS。在本實驗中，使用數(shù)據(jù)開關(guān)SD7—SD0設(shè)置寄存器R0、R1、R2和R3的值。運算器ALU的作用是對A總線（A7—A0）和B總線（B7—B0）上的2個8位數(shù)據(jù)進行算術(shù)邏輯運算，運算后的數(shù)據(jù)結(jié)果在控制信號ALUBUS#-I為0送數(shù)據(jù)總線DBUS（D7—D0），運算后的標志結(jié)果在T3的上升沿保存進位標志位C-O和結(jié)果為0標志位Z-O。運算器由2片算術(shù)邏輯單元74LS181（U58和U59）、1片四2輸入正與門74LS08（U29）、1片雙D觸發(fā)器74LS74（U52）、1片8線反相驅(qū)動器74LS240（U40）、1片8線驅(qū)動器74LS244（U39）和1片8輸入正與非門74LS30（U47）構(gòu)成。2片74LS181（U58和U59）完成8位算術(shù)運算和邏輯運算。U58進行低4位運算，U59進行高4位運算，U58和U59通過級聯(lián)方式連接。所謂級聯(lián)方式，就是將低4位74LS181的進位輸出引腳圖2-2，原理圖TEC-6中運算器操作功能表表2-174LS181正邏輯功能表選擇輸入S3S2S1S0

M=H邏輯功能M=L算術(shù)功能=H無進位=L有進位LLLL

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操作方式選擇S3S2S1S0M操作類型功能HLLHL

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實驗內(nèi)容【實驗內(nèi)容】1．用邏輯筆測試時序信號T1、T2、T3。2．對下述四組數(shù)據(jù)進行加、減運算。

⑴A=0F0H，B=10H

⑵A=10H，B=0F0H

⑶A=03H，B=05H

⑷A=0AH，B=0AH

3．對下述三組數(shù)據(jù)進行與、或運算

⑴A=0FFH，B=0AAH

⑵A=55H，B=0AAH

⑶A=0C5H，B=61H

4．在實驗過程中，記錄每一步中有關(guān)信號的值，并對這些信號的作用予以解釋?！緦嶒灢襟E】1．實驗準備⑴將TEC-6實驗臺上的下列信號連接，以便控制信號能夠?qū)拇嫫鹘M和運算器進行控制。

信號SWBUS#-O和信號SWBUS#-I連接，

信號ALUBUS#-O和信號ALUBUS#-I連接，

信號RAMBUS#-O和信號RAMBUS#-I連接。

⑵將控制器轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置為微程序狀態(tài)，使用微程序控制器產(chǎn)生的控制信號對寄存器組組和運算器進行控制。

⑶打開電源

下述實驗中，信號指示燈亮代表對應(yīng)信號為1，信號指示燈滅代表對應(yīng)信號為0。實驗時要對照圖2-2察看每一步驟的相應(yīng)信號的值。2．用邏輯筆測試時序信號T1、T2、T3

⑴將邏輯筆的一端插入TEC-6實驗臺上的“邏輯筆”上面的插孔中，另一端插入“T1”上方的插孔中。

⑵將單微指令開關(guān)DP撥到向上位置，使TEC-6模型計算機處于單微指令運行方式。⑶按復(fù)位按鈕CLR，使時序信號發(fā)生器復(fù)位。⑷按邏輯筆框內(nèi)的Reset按鈕，使邏輯筆上的脈沖計數(shù)器復(fù)位，2個黃燈D1、D0均滅。⑸按一次啟動按鈕QD，這時指示燈D1D0的狀態(tài)應(yīng)為01B，指示