計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告(礦大計(jì)算機(jī)三次全)(共29頁(yè))

1、計(jì)算機(jī)組織(zzh)與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 （計(jì)算機(jī)09-1班 姚偉 08093342） 實(shí)驗(yàn)(shyn)一：基本運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)(shyn)目的 (1) 了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)。 (2) 掌握運(yùn)算器的工作原理。 1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 PC機(jī)一臺(tái)，TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。1.3 實(shí)驗(yàn)原理 本實(shí)驗(yàn)的原理如圖1-1-1所示。運(yùn)算器內(nèi)部含有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)算部件，分別為算術(shù)、邏輯和移位運(yùn)算部件，要處理的數(shù)據(jù)存于暫存器A和暫存器B，三個(gè)部件同時(shí)接受來(lái)自A和B的數(shù)據(jù)（有些處理器體系結(jié)構(gòu)把移位運(yùn)算器放于算術(shù)和邏輯運(yùn)算部件之前，如ARM），各部件對(duì)操作數(shù)進(jìn)行何種運(yùn)算由控制信號(hào)S3S0和CN來(lái)決定，任何時(shí)候，多路選擇

2、開(kāi)關(guān)只選擇三部件中一個(gè)部件的結(jié)果作為ALU的輸出。如果是影響進(jìn)位的運(yùn)算，還將置進(jìn)位標(biāo)志FC，在運(yùn)算結(jié)果輸出前，置ALU零標(biāo)志。ALU中所有模塊集成在一片F(xiàn)PGA中。 邏輯運(yùn)算部件由邏輯門(mén)構(gòu)成，較為簡(jiǎn)單，而后面又有專(zhuān)門(mén)的算術(shù)運(yùn)算部件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在此對(duì)這兩個(gè)部件不再贅述。移位運(yùn)算采用的是桶形移位器，一般采用交叉開(kāi)關(guān)矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)，交叉開(kāi)關(guān)的原理如圖1-1-2所示。圖中顯示的是一個(gè)4X4的矩陣（系統(tǒng)中是一個(gè)8X8的矩陣）。每一個(gè)輸入都通過(guò)開(kāi)關(guān)與一個(gè)輸出相連，把沿對(duì)角線的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，就可實(shí)現(xiàn)移位功能，即： (1) 對(duì)于邏輯左移或邏輯右移功能，將一條對(duì)角線的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，這將所有的輸入位與所使用的輸出分別相連,而沒(méi)

3、有同任何輸入相連的則輸出連接0。 (2) 對(duì)于循環(huán)右移功能(gngnng)，右移對(duì)角線同互補(bǔ)的左移對(duì)角線一起激活。例如，在4位矩陣中使用右1和左3對(duì)角線來(lái)實(shí)現(xiàn)(shxin)右循環(huán)1位。 (3) 對(duì)于(duy)未連接的輸出位，移位時(shí)使用符號(hào)擴(kuò)展或是0填充，具體由相應(yīng)的指令控制。使用另外的邏輯進(jìn)行移位總量譯碼和符號(hào)判別。運(yùn)算器部件由一片F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)。ALU的輸入和輸出通過(guò)三態(tài)門(mén)74LS245連到CPU內(nèi)總線上，另外還有指示燈標(biāo)明進(jìn)位標(biāo)志FC和零標(biāo)志FZ。請(qǐng)注意：實(shí)驗(yàn)箱上凡絲印標(biāo)注有馬蹄形標(biāo)記，表示這兩根排針之間是連通的。圖中除T4和CLR，其余信號(hào)均來(lái)自于ALU單元的排線座，實(shí)驗(yàn)箱中所有單元的T1

4、、T2、T3、T4都連接至控制總線單元的T1、T2、T3、T4，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。T4由時(shí)序單元的TS4提供（時(shí)序單元的介紹見(jiàn)附錄二），其余控制信號(hào)均由CON單元的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)模擬給出?？刂菩盘?hào)中除T4為脈沖信號(hào)外，其余均為電平信號(hào)，其中ALU_B為低有效，其余為高有效。暫存器 A 和暫存器 B 的數(shù)據(jù)(shj)能在 LED 燈上實(shí)時(shí)(sh sh)顯示，原理如圖 1-1-3 所示（以 A0 為例，其它相同）。進(jìn)位(jnwi)標(biāo)志 FC、零標(biāo)志 FZ 和數(shù)據(jù)總線 D7D0 的顯示原理也是如此。ALU和外圍電路的連接如圖1-1-4所示，圖中的小方框代表排針座。 運(yùn)算器的邏輯功

5、能表如表1-1-1所示，其中S3 S2 S1 S0 CN為控制信號(hào)，F(xiàn)C為進(jìn)位標(biāo)志，F(xiàn)Z為運(yùn)算器零標(biāo)志，表中功能欄內(nèi)的FC、FZ表示當(dāng)前運(yùn)算會(huì)影響到該標(biāo)志。1.4 實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟 (1) 按圖1-1-5連接實(shí)驗(yàn)電路，并檢查無(wú)誤。圖中將用戶(hù)需要(xyo)連接的信號(hào)用圓圈標(biāo)明(2) 將時(shí)序與操作臺(tái)單元(dnyun)的開(kāi)關(guān)KK2置為單拍檔,開(kāi)關(guān)(kigun)KK1、KK3置為運(yùn)行(ynxng)檔。 (3) 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，如果聽(tīng)到有嘀報(bào)警聲，說(shuō)明有總線競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉電源，重新檢查接線，直到錯(cuò)誤排除。然后按動(dòng)CON單元的CLR按鈕，將運(yùn)算器的A、B和FC、FZ清零。 (4) 用輸入開(kāi)關(guān)向暫存

6、器A置數(shù)。 撥動(dòng)CON單元的SD27SD20數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，形成二進(jìn)制數(shù)01100101（或其它數(shù)值），數(shù)據(jù)顯示亮為1，滅為0。 置LDA=1，LDB=0，連續(xù)按動(dòng)時(shí)序單元的ST按鈕，產(chǎn)生一個(gè)T4上沿，則將二進(jìn)制數(shù)01100101置入暫存器A中，暫存器A的值通過(guò)ALU單元的A7A0八位LED燈顯示。 (5) 用輸入開(kāi)關(guān)向暫存器B置數(shù)。 撥動(dòng)(b dn)CON單元(dnyun)的SD27SD20數(shù)據(jù)(shj)開(kāi)關(guān)，形成二進(jìn)制數(shù)10100111（或其它數(shù)值）。 置LDA=0，LDB=1，連續(xù)按動(dòng)時(shí)序單元的ST按鈕，產(chǎn)生一個(gè)T4上沿，則將二進(jìn)制數(shù)10100111 置入暫存器B中，暫存器B的值通過(guò)ALU單元

7、的B7B0八位LED燈顯示。 (6) 改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，然后按表1-1-1置S3、S2、S1、S0和Cn的數(shù)值，并觀察數(shù)據(jù)總線LED顯示燈顯示的結(jié)果。如置S3、S2、S1、S0為0010，運(yùn)算器作邏輯與運(yùn)算，置S3、S2、S1、S0為1001，運(yùn)算器作加法運(yùn)算。 如果實(shí)驗(yàn)箱和PC聯(lián)機(jī)操作，則可通過(guò)軟件中的數(shù)據(jù)通路圖來(lái)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（軟件使用說(shuō)明請(qǐng)看附錄一），方法是：打開(kāi)軟件，選擇聯(lián)機(jī)軟件的“【實(shí)驗(yàn)】【運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)】”，打開(kāi)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖，如圖1-1-6所示。進(jìn)行上面的手動(dòng)操作，每按動(dòng)一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖會(huì)有數(shù)據(jù)的流動(dòng)，反映

8、當(dāng)前運(yùn)算器所做的操作，或在軟件中選擇“【調(diào)試】【單節(jié)拍】”，其作用相當(dāng)于將時(shí)序單元的狀態(tài)開(kāi)關(guān)KK2置為單拍檔后按動(dòng)了一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖也會(huì)反映當(dāng)前運(yùn)算器所做的操作。 重復(fù)上述操作，并完成表1-1-2。然后改變A、B的值，驗(yàn)證FC、FZ的鎖存功能。1.5實(shí)驗(yàn)(shyn)結(jié)果 見(jiàn)上表(shn bio) 1.6實(shí)驗(yàn)(shyn)體會(huì) 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，讓我有認(rèn)識(shí)了一種新的儀器(yq)，同時(shí)在自己動(dòng)手和軟件演示的協(xié)助下，我對(duì)運(yùn)算器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行原理有了更加深刻的了解。在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，在老師的輔導(dǎo)下解決了不少，同時(shí)也針對(duì)老師的提問(wèn)進(jìn)行了思考，因此掌握的更加透徹。計(jì)算機(jī)組織(zzh)與體系結(jié)構(gòu)

9、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 （計(jì)算機(jī)09-1班 姚偉 08093342） 實(shí)驗(yàn)(shyn)二：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)方法。 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 PC機(jī)一臺(tái)，TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。 2.3 實(shí)驗(yàn)原理 實(shí)驗(yàn)所用的靜態(tài)存儲(chǔ)器由一片6116（2K8bit）構(gòu)成（位于MEM單元），如圖2-1-1所示。6116有三個(gè)控制線：CS（片選線）、OE（讀線）、WE（寫(xiě)線），其功能如表2-1-1所示，當(dāng)片選有效（CS=0）時(shí)，OE=0時(shí)進(jìn)行讀操作，WE=0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作，本實(shí)驗(yàn)將CS常接地。 由于存儲(chǔ)器（MEM）最終是要掛接到CPU上，所以其還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯，使得CP

10、U能控制MEM的讀寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)中的讀寫(xiě)控制邏輯如圖2-1-2所示，由于T3的參與，可以保證MEM的寫(xiě)脈寬與T3一致，T3由時(shí)序單元的TS3給出（時(shí)序單元的介紹見(jiàn)附錄2）。IOM用來(lái)選擇是對(duì)I/O還是對(duì)MEM進(jìn)行讀寫(xiě)操作，RD=1時(shí)為讀，WR=1時(shí)為寫(xiě)。實(shí)驗(yàn)(shyn)原理圖如圖2-1-3所示，存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線上接有8個(gè)LED燈顯示(xinsh)D7D0的內(nèi)容(nirng)。地址線接至地址總線，地址總線上接有8個(gè)LED燈顯示A7A0的內(nèi)容，地址由地址鎖存器（74LS273，位于PC&AR單元）給出。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)（位于IN單元）經(jīng)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)給出地址和數(shù)

11、據(jù)。地址寄存器為8位，接入6116的地址A7A0，6116的高三位地址A10A8接地，所以其實(shí)際容量為256字節(jié)。實(shí)驗(yàn)箱中所有單元的時(shí)序(sh x)都連接至?xí)r序與操作臺(tái)單元，CLR都連接(linji)至CON單元(dnyun)的CLR按鈕。實(shí)驗(yàn)時(shí)T3由時(shí)序單元給出，其余信號(hào)由CON單元的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)模擬給出，其中IOM應(yīng)為低（即MEM操作），RD、WR高有效，MR和MW低有效，LDAR高有效。 2.4 實(shí)驗(yàn)步驟 (1) 關(guān)閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源，按圖2-1-4連接實(shí)驗(yàn)電路，并檢查無(wú)誤，圖中將用戶(hù)需要連接的信號(hào)用圓圈標(biāo)明。 (2) 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔、開(kāi)關(guān)KK2置為單步檔（時(shí)

12、序單元的介紹見(jiàn)附錄二）。 (3) 將CON單元的IOR開(kāi)關(guān)置為1（使IN單元無(wú)輸出），打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，如果聽(tīng)到有嘀報(bào)警聲，說(shuō)明有總線競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉電源，重新檢查接線，直到錯(cuò)誤排除。 (4) 給存儲(chǔ)器的00H、01H、02H、03H、04H地址單元中分別(fnbi)寫(xiě)入數(shù)據(jù)11H、12H、13H、14H、15H。由前面(qin mian)的存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖（圖2-1-3）可以看出，由于數(shù)據(jù)和地址由同一個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)給出，因此(ync)數(shù)據(jù)和地址要分時(shí)寫(xiě)入，先寫(xiě)地址，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)（WR=0，RD=0），數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸出地址（IOR=0），然后打開(kāi)地址寄存器門(mén)控信號(hào)（LDAR=1）

13、，按動(dòng)ST產(chǎn)生T3脈沖，即將地址打入到AR中。再寫(xiě)數(shù)據(jù)，具體操作步驟為：先關(guān)掉存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)（WR=0，RD=0）和地址寄存器門(mén)控信號(hào)（LDAR=0），數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸出要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，打開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)（IOR=0），然后使存儲(chǔ)器處于寫(xiě)狀態(tài)（WR=1，RD=0，IOM=0），按動(dòng)ST產(chǎn)生T3脈沖，即將數(shù)據(jù)打入到存儲(chǔ)器中。寫(xiě)存儲(chǔ)器的流程如圖2-1-5所示（以向00地址單元寫(xiě)入11H為例）： (5) 依次(yc)讀出第00、01、02、03、04號(hào)單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前面寫(xiě)入的一致(yzh)。同寫(xiě)操作類(lèi)似，也要先給出地址，然后進(jìn)行讀，地址的給出和前面一樣，而在進(jìn)行讀操作時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉IN單

14、元(dnyun)的輸出（IOR=1），然后使存儲(chǔ)器處于讀狀態(tài)（WR=0，RD=1，IOM=0），此時(shí)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)即為從存儲(chǔ)器當(dāng)前地址中讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容。讀存儲(chǔ)器的流程如圖2-1-6所示（以從00地址單元讀出11H為例）：如果實(shí)驗(yàn)箱和PC聯(lián)機(jī)操作，則可通過(guò)軟件中的數(shù)據(jù)通路圖來(lái)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（軟件使用說(shuō)明請(qǐng)看附錄1），方法是：打開(kāi)軟件，選擇聯(lián)機(jī)軟件的“【實(shí)驗(yàn)】【存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)】”，打開(kāi)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)通路圖，如圖2-1-7所示。 進(jìn)行上面的手動(dòng)操作，每按動(dòng)一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖會(huì)有數(shù)據(jù)的流動(dòng)，反映當(dāng)前存儲(chǔ)器所做的操作（即使是對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀，也應(yīng)按動(dòng)一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖才會(huì)有數(shù)據(jù)流動(dòng)），或在軟件中選

15、擇“【調(diào)試】【單周期】”，其作用相當(dāng)于將時(shí)序單元的狀態(tài)開(kāi)關(guān)置為單步檔后按動(dòng)了一次ST按鈕，數(shù)據(jù)通路圖也會(huì)反映當(dāng)前存儲(chǔ)器所做的操作，借助于數(shù)據(jù)通路圖，仔細(xì)分析SRAM的讀寫(xiě)過(guò)程。2.5實(shí)驗(yàn)(shyn)過(guò)程 寫(xiě)入地址(dzh)0000 寫(xiě)入數(shù)據(jù)(shj)2.5實(shí)驗(yàn)(shyn)體會(huì) 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，首先我熟悉(shx)了靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的組成，還了解了存儲(chǔ)器與CPU連接的方法，通過(guò)連接電路，進(jìn)一步了解了存儲(chǔ)器的工作方式及其數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)過(guò)程?？傊?，實(shí)驗(yàn)中我對(duì)存儲(chǔ)器有了更加深刻的了解，對(duì)各種控制信號(hào)(xnho)，地址信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)在讀寫(xiě)周期中有效的順序的認(rèn)識(shí)也更加清晰。計(jì)算機(jī)組織與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 （計(jì)算機(jī)0

16、9-1班 姚偉 08093342）實(shí)驗(yàn)三：微程序控制器實(shí)驗(yàn)3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1) 掌握微程序控制器的組成原理。 (2) 掌握微程序的編制、寫(xiě)入，觀察微程序的運(yùn)行過(guò)程。 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 PC機(jī)一臺(tái)，TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。 3.3 實(shí)驗(yàn)原理 微程序控制器的基本任務(wù)是完成當(dāng)前指令(zhlng)的翻譯和執(zhí)行，即將當(dāng)前指令的功能轉(zhuǎn)換成可以控制的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成數(shù)據(jù)傳送和各種處理操作。它的執(zhí)行方法就是將控制各部件動(dòng)作的微命令的集合進(jìn)行編碼，即將微命令的集合仿照機(jī)器指令一樣，用數(shù)字代碼的形式表示，這種表示稱(chēng)為微指令。這樣就可以用一個(gè)微指令序列表示一條機(jī)器指令，這種微指令序列稱(chēng)為微程

17、序。微程序存儲(chǔ)在一種專(zhuān)用的存儲(chǔ)器中，稱(chēng)為控制存儲(chǔ)器,微程序控制器原理(yunl)框圖如圖3-2-1所示?？刂破魇菄?yán)格按照系統(tǒng)時(shí)序來(lái)工作的，因而時(shí)序控制對(duì)于控制器的設(shè)計(jì)是非常重要的，從前面的實(shí)驗(yàn)可以很清楚地了解時(shí)序電路的工作原理，本實(shí)驗(yàn)所用(su yn)的時(shí)序由時(shí)序單元來(lái)提供，分為四拍TS1、TS2、TS3、TS4，時(shí)序單元的介紹見(jiàn)附錄2。 微程序控制器的組成見(jiàn)圖3-2-2，其中控制存儲(chǔ)器采用3片2816的E2PROM，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（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，它們帶有清“0”端和預(yù)置

18、端。在不判別測(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)行測(cè)試判別時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿(mǎn)足條件后輸出的負(fù)脈沖通過(guò)強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中設(shè)有一組編程控制(kngzh)開(kāi)關(guān)KK3、KK4、KK5（位于時(shí)序與操作臺(tái)單元），可實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器（包括存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器）的三種操作：編程、校驗(yàn)、運(yùn)行(ynxng)?？紤]到對(duì)于存儲(chǔ)器（包括存儲(chǔ)器和控制存儲(chǔ)器）的操作大多集中在一個(gè)地址連續(xù)的存儲(chǔ)空間中，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了便利的手動(dòng)操作方式。以向00H單元(dnyun)中寫(xiě)入332211為例，對(duì)于控制存儲(chǔ)器進(jìn)行編輯的具體操作步驟如下：首先將KK1撥至停止檔、

19、KK3撥至編程檔、KK4撥至控存檔、KK5撥至置數(shù)檔，由CON單元的SD05SD00開(kāi)關(guān)給出需要編輯的控存單元首地址（000000），IN單元開(kāi)關(guān)給出該控存單元數(shù)據(jù)的低8位（00010001），連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)ST（第一次按動(dòng)后MC單元低8位顯示該單元以前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，第二次按動(dòng)后顯示當(dāng)前改動(dòng)的數(shù)據(jù)），此時(shí)MC單元的指示燈MA5MA0顯示當(dāng)前地址（000000），M7M0顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)（00010001）。然后將KK5撥至加1檔，IN單元開(kāi)關(guān)給出該控存單元數(shù)據(jù)的中8位（00100010），連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，完成對(duì)該控存單元中8位數(shù)據(jù)的修改，此時(shí)MC單元的指示燈MA5MA0顯示

20、當(dāng)前地址（000000），M15M8顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)（00100010）；再由IN單元開(kāi)關(guān)給出該控存單元數(shù)據(jù)的高8位（00110011），連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，完成對(duì)該控存單元高8位數(shù)據(jù)的修改此時(shí)MC單元的指示燈MA5MA0顯示當(dāng)前地址（000000），M23M16顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)（00110011）。此時(shí)被編輯的控存單元地址會(huì)自動(dòng)加1（01H），由IN單元開(kāi)關(guān)依次給出該控存單元數(shù)據(jù)的低8位、中8位和高8位配合每次開(kāi)關(guān)ST的兩次按動(dòng)，即可完成對(duì)后續(xù)單元的編輯。編輯完成后需進(jìn)行(jnxng)校驗(yàn)，以確保編輯的正確。以校驗(yàn)00H單元為例，對(duì)于控制(kngzh)存儲(chǔ)器進(jìn)行校驗(yàn)的具體操作步驟如下：首先將KK1

21、撥至停止(tngzh)檔、KK3撥至校驗(yàn)檔、KK4撥至控存檔、KK5撥至置數(shù)檔。由CON單元的SD05SD00開(kāi)關(guān)給出需要校驗(yàn)的控存單元地址（000000），連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，MC單元指示燈M7M0顯示該單元低8位數(shù)據(jù)（00010001）；KK5撥至加1檔，再連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，MC單元指示燈M15M8顯示該單元中8位數(shù)據(jù)（00100010）；再連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，MC單元指示燈M23M16顯示該單元高8位數(shù)據(jù)（00110011）。再連續(xù)兩次按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，地址加1，MC單元指示燈M7M0顯示01H單元低8位數(shù)據(jù)。如校驗(yàn)的微指令出錯(cuò)，則返回輸入操作，修改該單元的數(shù)據(jù)后再進(jìn)行校驗(yàn)，直至確認(rèn)

22、輸入的微代碼全部準(zhǔn)確無(wú)誤為止，完成對(duì)微指令的輸入。位于(wiy)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)MC單元(dnyun)左上角一列三個(gè)指示燈MC2、MC1、MC0用來(lái)指示(zhsh)當(dāng)前操作的微程序字段，分別對(duì)應(yīng)M23M16、M15M8、M7M0。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了比較靈活的手動(dòng)操作方式，比如在上述操作中在對(duì)地址置數(shù)后將開(kāi)關(guān)KK4撥至減1檔，則每次隨著開(kāi)關(guān)ST的兩次撥動(dòng)操作，字節(jié)數(shù)依次從高8位到低8位遞減，減至低8位后，再按動(dòng)兩次開(kāi)關(guān)ST，微地址會(huì)自動(dòng)減一，繼續(xù)對(duì)下一個(gè)單元的操作。 微指令字長(zhǎng)共24位，控制位順序如表3-2-1：其中(qzhng)MA5MA0為6位的后續(xù)(hux)微地址，A、B、C為三個(gè)譯碼字段，分別(fn

23、bi)由三個(gè)控制位譯碼出多位。C字段中的P為測(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)完成對(duì)指令的識(shí)別，并實(shí)現(xiàn)微程序的分支，本系統(tǒng)上的指令譯碼原理如圖3-2-3所示，圖中I7I2為指令寄存器的第72位輸出，SE5SE0為微控器單元微地址鎖存器的強(qiáng)置端輸出，指令譯碼邏輯在IR單元的INS_DEC（GAL20V8）中實(shí)現(xiàn)。 從圖3-2-2中也可以看出，微控器產(chǎn)生的控制信號(hào)比表3-2-1中的要多，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的不同，所需的控制信號(hào)也不一樣，本實(shí)驗(yàn)只用了部分的控制信號(hào)。 本實(shí)驗(yàn)除了用到指令寄存器（IR）和通用寄存器R0外，還要用到IN和OUT單元，從微控

24、器出來(lái)的信號(hào)中只有IOM、WR和RD三個(gè)信號(hào)，所以對(duì)這兩個(gè)單元的讀寫(xiě)信號(hào)還應(yīng)先經(jīng)過(guò)譯碼，其譯碼原理如圖3-2-4所示。IR單元的原理圖如圖3-2-5所示，R0單元原理如圖3-2-7所示，IN單元的原理圖見(jiàn)圖2-1-3所示，OUT單元的原理圖見(jiàn)圖3-2-6所示。本實(shí)驗(yàn)安排(npi)了四條機(jī)器指令，分別為ADD（0000 0000）、IN（0010 0000）、OUT（0011 0000）和HLT（0101 0000），括號(hào)中為各指令的二進(jìn)制代碼(di m)，指令格式如下： 實(shí)驗(yàn)(shyn)中機(jī)器指令由CON單元的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)手動(dòng)給出，其余單元的控制信號(hào)均由微程序控制器自動(dòng)產(chǎn)生，為此(wi c)可以

25、設(shè)計(jì)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)通路圖，見(jiàn)圖3-2-8所示。 幾條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)(duyng)的參考微程序流程圖如圖3-2-9所示。圖中一個(gè)矩形方框表示一條微指令，方框中的內(nèi)容為該指令執(zhí)行的微操作，右上角的數(shù)字是該條指令的微地址，右下角的數(shù)字是該條指令的后續(xù)微地址，所有微地址均用16進(jìn)制表示。向下的箭頭指出了下一條要執(zhí)行的指令。P為測(cè)試字，根據(jù)條件使微程序產(chǎn)生分支。全部微程序按微指令格式(g shi)變成二進(jìn)制微代碼，可得到表3-2-2的二進(jìn)制代碼(di m)表。3.4 實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟 1. 按圖3-2-10所示連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通(ji tn)電源。如果有滴報(bào)警聲，說(shuō)明總線有競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，應(yīng)關(guān)閉

26、電源，檢查接線(ji xin)，直到錯(cuò)誤排除。2. 對(duì)微控器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，分兩種情況(qngkung)：手動(dòng)讀寫(xiě)和聯(lián)機(jī)讀寫(xiě)。 1) 手動(dòng)讀寫(xiě) (1) 手動(dòng)對(duì)微控器進(jìn)行(jnxng)編程（寫(xiě)） 將時(shí)序與操作臺(tái)單元(dnyun)的開(kāi)關(guān)KK1置為停止檔，KK3置為編程檔，KK4置為控存檔，KK5置為置數(shù)檔。 使用CON單元的SD05SD00給出微地址，IN單元給出低8位應(yīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)ST，將IN單元的數(shù)據(jù)寫(xiě)到該單元的低8位。 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK5置為加1檔。 IN單元給出中8位應(yīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)ST，將IN單元的數(shù)據(jù)寫(xiě)到該單元的中8位

27、。IN單元給出高8位應(yīng)寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)ST，將IN單元的數(shù)據(jù)寫(xiě)到該單元的高8位。 重復(fù)、四步，將表3-2-2的微代碼寫(xiě)入2816芯片中。 (2) 手動(dòng)對(duì)微控器進(jìn)行校驗(yàn)（讀） 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1置為停止檔，KK3置為校驗(yàn)檔，KK4置為控存檔，KK5置為置數(shù)檔。 使用CON單元的SD05SD00給出微地址，連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)ST，MC單元的指數(shù)據(jù)指示燈 M7M0顯示該單元的低8位。 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK5置為加1檔。 連續(xù)兩次按動(dòng)時(shí)序與操作臺(tái)的開(kāi)關(guān)ST，MC單元的指數(shù)據(jù)指示燈 M15M8顯示該單元的中8位，MC單元的指數(shù)據(jù)指示燈 M23M1

28、6顯示該單元的高8位。 重復(fù)(chngf)、四步，完成對(duì)微代碼(di m)的校驗(yàn)。如果校驗(yàn)出微代碼寫(xiě)入錯(cuò)誤，重新寫(xiě)入、校驗(yàn)(xio yn)，直至確認(rèn)微指令的輸入無(wú)誤為止。2) 聯(lián)機(jī)讀寫(xiě) (1) 將微程序?qū)懭胛募?聯(lián)機(jī)軟件提供了微程序下載功能，以代替手動(dòng)讀寫(xiě)微控器，但微程序得以指定的格式寫(xiě)入到以TXT為后綴的文件中，微程序的格式如下：如$M 1F 112233，表示微指令的地址為1FH，微指令值為11H（高）、22H（中）、33H（低），本次實(shí)驗(yàn)的微程序如下，其中分號(hào)；為注釋符，分號(hào)后面的內(nèi)容在下載時(shí)將被忽略掉。 (2) 寫(xiě)入微程序 用聯(lián)機(jī)軟件的“【轉(zhuǎn)儲(chǔ)】【裝載】”功能將該格式（*.TXT）文件

29、裝載入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。裝入過(guò)程中，在軟件的輸出區(qū)的結(jié)果欄會(huì)顯示裝載信息，如當(dāng)前正在裝載的是機(jī)器指令還是微指令，還剩多少條指令等。 (3) 校驗(yàn)微程序 選擇聯(lián)機(jī)軟件的“【轉(zhuǎn)儲(chǔ)】【刷新指令區(qū)】”可以讀出下位機(jī)所有的機(jī)器指令和微指令，并在指令區(qū)顯示。檢查微控器相應(yīng)地址單元的數(shù)據(jù)是否和表3-2-2中的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)相同，如果不同，則說(shuō)明寫(xiě)入操作失敗，應(yīng)重新寫(xiě)入，可以通過(guò)聯(lián)機(jī)軟件單獨(dú)修改某個(gè)單元的微指令，先用鼠標(biāo)左鍵單擊指令區(qū)的微存TAB按鈕，然后再單擊需修改單元的數(shù)據(jù)，此時(shí)該單元變?yōu)榫庉嬁?，輸?位數(shù)據(jù)并回車(chē)，編輯框消失，并以紅色顯示寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。 3. 運(yùn)行微程序 運(yùn)行(ynxng)3. 運(yùn)行(ynxng)微

30、程序 運(yùn)行(ynxng)時(shí)也分兩種情況：本機(jī)運(yùn)行和聯(lián)機(jī)運(yùn)行。 1) 本機(jī)運(yùn)行 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔，按動(dòng)CON單元的CLR按鈕，將微地址寄存器（MAR）清零，同時(shí)也將指令寄存器（IR）、ALU單元的暫存器A和暫存器B清零。 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK2置為單拍檔，然后按動(dòng)ST按鈕，體會(huì)系統(tǒng)在T1、 T2、T3、T4節(jié)拍中各做的工作。T2節(jié)拍微控器將后續(xù)微地址（下條執(zhí)行的微指令的地址）打入微地址寄存器，當(dāng)前微指令打入微指令寄存器，并產(chǎn)生執(zhí)行部件相應(yīng)的控制信號(hào)；T3、T4節(jié)拍根據(jù)T2節(jié)拍產(chǎn)生的控制信號(hào)做出相應(yīng)的執(zhí)行動(dòng)作，如果測(cè)試位有效，還要根據(jù)機(jī)器指令及當(dāng)前微地址寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，實(shí)現(xiàn)微程序的分支。 按動(dòng)CON單元的CLR按鈕，清微地址寄存器（MAR）等，并將時(shí)序與單元的開(kāi)關(guān)KK2置為單步檔。 置