計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書合肥工業(yè)大學(xué)目錄第一章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)歸納.11.1系統(tǒng)特點(diǎn).11.2軟件環(huán)境.21.3系統(tǒng)組成.2第二章手動“搭接”實(shí)驗(yàn).52.1手動實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立.52.2手控實(shí)驗(yàn)提示.62.3手動“搭接”實(shí)驗(yàn)示例.7十六位機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn).7通用存放器實(shí)驗(yàn).37準(zhǔn)雙向I/O口實(shí)驗(yàn).41存儲器讀寫實(shí)驗(yàn).45第三章手動“在線”實(shí)驗(yàn).523.1地址總線組成實(shí)驗(yàn).523.2十六位數(shù)據(jù)總線實(shí)驗(yàn).573.3指令總線運(yùn)用實(shí)驗(yàn).643.4微控制器實(shí)驗(yàn).71第四章典型模型機(jī)實(shí)驗(yàn).824.1基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).824.2分段模型機(jī)的設(shè)計(jì)

2、與實(shí)現(xiàn).87第五章按鍵操作指南.915.1鍵盤歸納.91鍵盤功能簡介.91鍵盤監(jiān)控工作狀態(tài).92初始待命狀態(tài).925.2工作模式設(shè)置.92設(shè)置為手動模式.92設(shè)置為微程序模式.93設(shè)置為組合邏輯模式.945.3存放器讀寫操作.955.4存儲器讀寫操作.95程序與微程序讀寫選擇操作.95程序存儲器ROM讀寫操作.96微程序存儲器uM讀寫操作.96數(shù)據(jù)存儲器RAM讀寫操作.96I內(nèi)部存儲器IM讀寫操作.97第六章集成開發(fā)環(huán)境的使用.986.1集成開發(fā)環(huán)境主界面.98菜單欄.99工具欄.100代碼區(qū).100構(gòu)造區(qū).100信息區(qū).101狀態(tài)欄.1016.2設(shè)置環(huán)境參數(shù).101設(shè)置工作方式.101設(shè)置通

3、信端口.1016.3程序的建立.102源程前言件操作.102指令系統(tǒng)微程前言件操作.1026.4程序的匯編與裝載.103源程序中的預(yù)調(diào)入命令.103源程序中的偽指令.103源程序的匯編與裝載.1046.5調(diào)試實(shí)例.104機(jī)器級調(diào)試.104應(yīng)用級調(diào)試.104全速運(yùn)行.104暫停與復(fù)位.104即時察看.105IIIII第一章實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)歸納1.1系統(tǒng)特點(diǎn)Dais-CMX16+是十六位體系構(gòu)造的面向教學(xué)實(shí)踐領(lǐng)域的原理計(jì)算機(jī)運(yùn)用類實(shí)驗(yàn)裝置。系統(tǒng)以STC89C58RD+單片機(jī)為核心組成操作與控制平臺，內(nèi)置38鍵盤、216LCD顯示、RS232串行口及USB接口，配備功能較強(qiáng)的集成開發(fā)軟件，擁有前后臺兩個操作

4、環(huán)境，可實(shí)時追蹤模型機(jī)運(yùn)行軌跡，受理中止央求，隨機(jī)更改微控制模式，監(jiān)察和控制模型機(jī)的實(shí)時運(yùn)行，動向捕捉和傳梯模型機(jī)現(xiàn)場信息，經(jīng)過上位機(jī)及LCD顯示窗展示當(dāng)前微狀態(tài)及數(shù)據(jù)流向，使其組成原理如數(shù)家珍。1.實(shí)時監(jiān)察器各存放器、零件均有四個七段數(shù)碼管顯示其十六進(jìn)制內(nèi)容，兩個數(shù)據(jù)流方向指示燈，以直觀反響當(dāng)前數(shù)據(jù)值及該數(shù)據(jù)從哪處輸出，而又是被何單元接收的。萬用匯編器用戶可以自定義指令微指令系統(tǒng)，用戶既可按通用計(jì)算機(jī)來定義，亦可根據(jù)自己的愛好以及實(shí)驗(yàn)的需要來定義完全屬于自己的個性化指令系統(tǒng)，達(dá)愛思萬用匯編器可對用戶定義的匯編助記符進(jìn)行匯編，自動生成機(jī)器指令代碼微代碼。兩種控制方式系統(tǒng)提供手動控制與微控制兩種

5、控制方式，所謂手動控制,就是用二進(jìn)制撥動開關(guān)模擬微控制信號，以手動方式設(shè)置相互關(guān)系的邏輯控制電位，建立“源與目”的有效狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)和達(dá)成實(shí)驗(yàn)制定的控制仼務(wù)本系統(tǒng)微控制器由組合邏輯與存儲邏輯會集組成，兩者按獨(dú)立控制器的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，既可單獨(dú)控制，亦可交替互補(bǔ)（混雜）控制。兩種實(shí)驗(yàn)方式搭接：所謂“搭接”就是在零件控位與控制器控位之間經(jīng)過連接的方法形成控制電路。為此在“搭接”方式，首先考慮控制電路的連接，然后才能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在線：所謂“在線”就是以零連線為前提，為此在進(jìn)入“在線”方式前必須卸取所有實(shí)驗(yàn)連接導(dǎo)線，然后再進(jìn)入在線方式的實(shí)驗(yàn)。兩種操作環(huán)境系統(tǒng)設(shè)有16個數(shù)字鍵，8個功能鍵，216LCD液晶顯示

6、窗，向用戶提供了一個按鍵式操作環(huán)境。系統(tǒng)設(shè)有USB與RS232接口，連接PC，經(jīng)過Window調(diào)試環(huán)境及圖形方式進(jìn)行更為直觀的實(shí)驗(yàn)。11.2軟件環(huán)境Dais-CMX軟件支持Windows98/2000/XP/Vista，集成編寫器、匯編器、調(diào)試器，擁有模擬調(diào)試，可模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本功能。集成開發(fā)環(huán)境Dais-CMX十六位體系構(gòu)造計(jì)算機(jī)組成原理所配備的集成開發(fā)環(huán)境支持編輯、編譯，向系統(tǒng)裝載實(shí)驗(yàn)程序，提供了單拍、單步、宏單步（含斷點(diǎn)）、運(yùn)行等調(diào)試手段。還示意實(shí)驗(yàn)各零件的構(gòu)造圖、時序圖、電路原理圖。構(gòu)造圖中實(shí)時反響程序執(zhí)行過程中的數(shù)據(jù)流向及相關(guān)的零件；原理圖中再現(xiàn)了各零件的詳細(xì)的組成原理；時序圖中則

7、實(shí)時反響當(dāng)前的邏輯關(guān)系。模型機(jī)構(gòu)造圖該窗口中完全模擬了模型機(jī)構(gòu)造框圖，能實(shí)時反響程序執(zhí)行過程中各單元狀態(tài)變化，總線的數(shù)據(jù)流向。點(diǎn)擊各模塊即可在線更正零件數(shù)據(jù)。微程序及追蹤器追蹤器窗口追蹤程序的執(zhí)行過程，包括：微程序說明、微地址、微指令、數(shù)據(jù)本源、數(shù)據(jù)去向、總線規(guī)則、ALU運(yùn)算表達(dá)式、微變址、EM地址、PC、uPC。1.3系統(tǒng)組成Dais-CMX16+硬件組成見表1.3.1。該十六位原理計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造與原理組成由實(shí)驗(yàn)平臺、開關(guān)電源、軟件三大部分組成。實(shí)驗(yàn)平臺上有16位通用存放器、16位運(yùn)算器、16位累加器、16位暫存器、16位地址存放器、11位程序計(jì)數(shù)器、16位準(zhǔn)雙向I/O單元、16位EM主存、

8、16位RAM內(nèi)存、16位指令存放器、8位指令譯碼存放器、16位堆棧、單級中止源、11位微程序計(jì)數(shù)器，擁有一個35位字長的微控制器和24位字長的組合邏輯控制器，并設(shè)置了一組24位字長的二進(jìn)制模擬開關(guān)，系統(tǒng)提供邏輯筆和24個按鍵操作環(huán)境。配有字符式LCD、USB通信口、RS232通信口及外設(shè)擴(kuò)展區(qū)。2圖系統(tǒng)體系構(gòu)造圖3表1.3.1Dais-CMX16+硬件組成零件名稱零件主要電路由4片574組成AX、BX運(yùn)算源存放器，由5256VE組成運(yùn)算器，其內(nèi)十六位運(yùn)算器單元核有十六位累加器、十六位暫存器，支持算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、移位運(yùn)算、進(jìn)位與零標(biāo)志控制、支持字與字節(jié)的運(yùn)算操作十六位通用存放器由4片574組

9、成CX（R1R0）、DX（R3R2）十六位通用存放器組，支持字與字節(jié)操作十六位準(zhǔn)雙向I/O口由2片574和2片245緩沖組成準(zhǔn)雙向輸入/輸出I/O，內(nèi)置16位數(shù)據(jù)開關(guān)，16只狀態(tài)燈，支持字與字節(jié)操作十六位堆棧存放器由2片574組成十六位SP指針，支持字與字節(jié)操作十一位程序計(jì)數(shù)器由3片161組成11位PC指針，尋址范圍4K（07FF），按字方式尋址十一位微地址計(jì)數(shù)器由3片161組成11位uPC指針，尋址范圍4K（07FF），只寫不可讀，按字方式尋址十六位地址存放器由2片574組成十六位數(shù)據(jù)指針，尋址范圍64K（00FFFF），只寫不可讀，按字方式尋址十六位EM主存由兩片6116組成EM主存，字容

10、量4K（尋址范圍07FF），支持字與字節(jié)操作十六位RAM內(nèi)存由兩片6116組成RAM內(nèi)存，字容量256個單元十六位指令存放器由2片574組成十六位指令存放器IR，只寫不可讀，按字節(jié)方式尋址指令譯碼器由CPLD組成八位指令譯碼器，只寫不可讀，按字節(jié)寫入中止源由D觸發(fā)器組成中止允許、中止央求及中止響應(yīng)標(biāo)志微程序控制器由兩片6264、1片6116組成微程序控制器，微控制位字長24位，分段輸出微命令（24位）和下續(xù)微址（11位）。組合邏輯控制器由CPLD器件9572獨(dú)立組成組合邏輯控制器，微控制位字長24位，內(nèi)核含有四個機(jī)器周期的狀態(tài)觸發(fā)器由24只撥動開關(guān)及24個發(fā)光管組成二進(jìn)制模擬控制電路，在微控制

11、狀二十四位二進(jìn)制模擬開關(guān)及燈態(tài)該24位平時用于指示當(dāng)前微邏輯，在外設(shè)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)中亦可定義為外設(shè)的I/O口外設(shè)擴(kuò)展區(qū)提供IC-40芯通用型鎖緊式擴(kuò)展插座，用于外設(shè)擴(kuò)展邏輯筆內(nèi)置邏輯筆，提供一路高低電平及脈沖測試由時序發(fā)生器、邏輯合成器、中止邏輯、目態(tài)管理器、LCD顯示窗及USB、中央控制單元RS232等組成內(nèi)置高性能帶短路保護(hù)、具過流、過壓、靜電間隔等功能的開關(guān)電源，電源輸出電壓為DC+5V/5A4第二章手動“搭接”實(shí)驗(yàn)所謂手動控制，就是用二進(jìn)制撥動開關(guān)模擬微控制信號，以手動方式設(shè)置相互關(guān)系的邏輯控制電位，建立“源與目”的有效狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)和達(dá)成實(shí)驗(yàn)制定的控制仼務(wù)。手動控制是原理計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，從零件單

12、元電路下手，圍饒單元零件、關(guān)系零件及微控制器由淺入深地逐一展開，為原理模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)確立基礎(chǔ)。本系統(tǒng)手控態(tài)提供“在線”與“搭接”兩種實(shí)驗(yàn)方式?！霸诰€”態(tài)按微控制器設(shè)計(jì)規(guī)范定義和命名控制信號，實(shí)驗(yàn)時必須按照，不得愈越，否則有誤。在“搭接”態(tài)可忽略微控制器組成環(huán)節(jié)，自行設(shè)計(jì)和構(gòu)造原理計(jì)算機(jī)零件，自由定義和搭接單元零件與關(guān)系零件電路。2.1手動實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立初始待令狀態(tài)上電或按復(fù)位，系統(tǒng)無條件進(jìn)入初始待令狀態(tài)，LCD顯示器按原設(shè)定的摸式顯示如下畫面：Dais-CMX16+kldDais-CMX16+mudDais-CMX16+pldKMP單元手動模式微控制器模式組合邏輯模式第1行包含了產(chǎn)品型號和

13、控制字，第2行的光標(biāo)閃動位顯示提示符，表示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始待令狀態(tài)，可以進(jìn)入系統(tǒng)按鍵命令所定義的操作。2)工作摸式設(shè)置LCD顯示器提示工作模式選項(xiàng)：在初始待令狀態(tài)下，按【減址】鍵，按【增址】鍵，將光標(biāo)移到“KLD”單元手動模式，按【減址】鍵確定后，詢問用戶是否使用搭接方式的選項(xiàng)：Dais-CMX16+XXXDais-CMX16+kldDais-CMX16+kldKLDMUDPLDlsty/nlsty/n選擇手動模式是，選擇搭接方式，須連線否，選擇在線方式，零連線按【增址】鍵，將光標(biāo)移到“y”選擇搭接方式、或?qū)⒐鈽?biāo)移到“n”選擇在線方式，按【減址】鍵確定設(shè)置，返回待命狀態(tài)。Dais-CMX16+

14、kldK設(shè)置達(dá)成，返回待命狀態(tài)5設(shè)置工作狀態(tài)亦可借助PC系統(tǒng)在達(dá)愛思集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行，使用方法可參閱第六章。2.2手控實(shí)驗(yàn)提示1)初始化操作一旦進(jìn)下手控狀態(tài)，首先應(yīng)把實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)左下方“二進(jìn)制開關(guān)單元”的24位微控制開關(guān)撥至下方（即高電平信號“1”），使24位微控制狀態(tài)指示燈處“暗態(tài)”，關(guān)閉全部控制信號，達(dá)成微控制器的初始化操作?？刂菩盘柕慕⒂行顟B(tài)的特點(diǎn)：本系統(tǒng)提供的是“負(fù)邏輯”控制電路，平時情況下把低電平“0”定義為有效狀態(tài)，以點(diǎn)亮綠色發(fā)光二極管為標(biāo)志。有效狀態(tài)的建立：聯(lián)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，按實(shí)驗(yàn)要求把相關(guān)的二進(jìn)制開關(guān)撥向上方，點(diǎn)亮對應(yīng)的發(fā)光二極管。有效狀態(tài)的控制源操作：為了防備總線的矛盾與競爭，

15、保證其唯一性，系統(tǒng)以編碼方式定義總線本源，實(shí)驗(yàn)時必須按照源編碼表的要求選擇當(dāng)前總線源。比方：INAX,I/O源編碼開關(guān)X2、X1、X0對應(yīng)二進(jìn)制開關(guān)設(shè)為“100”，再把“XP”、“W”對應(yīng)的二進(jìn)制開關(guān)撥向上方，此時I/O口單元右上方的奇偶綠色指示燈“亮”，然后按動I/O口單元的數(shù)據(jù)開關(guān)，總線單元的顯示器及二進(jìn)制發(fā)光管應(yīng)隨之變化。目的操作：首先應(yīng)把與控制目的操作零件相對應(yīng)的二進(jìn)制開關(guān)撥向上方，建立目的尋址的有效狀態(tài)，其特點(diǎn)是該零件單元周邊的黃色指示燈“”亮，然后按動【單拍】按鈕向目的零件提供寫脈沖，把數(shù)據(jù)打入黃色指示燈處“亮”旁邊的零件中。比方：INAX,I/O在源狀態(tài)已建立的基礎(chǔ)上，首先令I(lǐng)/

16、O口單元的數(shù)據(jù)開關(guān)為“0001001000110100”，以AX零件處黃色指示燈“亮”為條件按動【單拍】按鈕，把I/O的內(nèi)容打入AX，該零件單元顯示器顯示“1234H”。源與目的編碼表2.2源與目的尋址編碼表總線源編碼在線態(tài)目的編碼M10M9M8功能M19M18M17功能X2X1X0O2O1O0111禁止111禁止110ALU110MAR101SP101BX100IOR100AX011MRD011SP010XRD010IOW001RRD001XWR000PC000RWR上表中源編碼無“在線”與“搭接”之分，八中選一屬必須遵守的潛規(guī)則；之于目的編碼表的定義僅合用于“在線”方式；在“搭接”方式，由

17、實(shí)驗(yàn)者自行定義。3）設(shè)計(jì)與連接環(huán)節(jié)提示6實(shí)驗(yàn)方式設(shè)置規(guī)定“”“”由于在線方式下，控制器與零件之間已建立了主從式控制關(guān)系，也就是說控制器已進(jìn)入載體工作狀態(tài)，此時若出現(xiàn)對控制器已定義零件的“實(shí)驗(yàn)搭接”，從控制角度稱謂“重疊定義”，造成總線紛雜；從電路的層面講稱謂超負(fù)荷加載，危及器件安全。因此“”在線方式下對于控制器已定義零件的“”實(shí)驗(yàn)電路連接是不允許的，屬非法操作。在實(shí)驗(yàn)方式選擇與相互變換中應(yīng)做到：由“搭接”方式轉(zhuǎn)向“在線”方式時，首先卸去所有的實(shí)驗(yàn)連接，然后才能進(jìn)入在線方式的設(shè)置操作。在進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)電路連接”操作以前，必須判斷當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是否處“搭接”狀態(tài)，若否首先設(shè)置搭接實(shí)驗(yàn)方式，然后才能進(jìn)入

18、“”實(shí)驗(yàn)電路的搭接?！按罱印睉B(tài)并行性設(shè)計(jì)限制二進(jìn)制模擬控制開關(guān)K23K0的負(fù)載能力為四個TTL電平，在構(gòu)造并行輸岀控制信號時它的受控零件平時以三個以下為宜。為了延緩模擬控制電路的使用壽命，對于三個以上TTL電平的控制應(yīng)經(jīng)過追加間隔驅(qū)動電路的途徑耒實(shí)現(xiàn)。4）手控態(tài)按鍵命名【減址】：模式選擇命令，主要用于更改“控制字”與“連接字”。【返回】：系統(tǒng)復(fù)位命令，主要用于帶預(yù)置或清零控制零件的復(fù)位。涉及的清零器件為PC、uPC、AR、A、B存放器及CY與零標(biāo)志；涉及置位操作的是十六位I/O。2.3手動“搭接”實(shí)驗(yàn)示例所謂手控“搭接”實(shí)驗(yàn)是以自行定義和連接單元零件與關(guān)系零件電路為前提，在進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)電路連接”

19、操作以前，必須把實(shí)驗(yàn)箱工作狀態(tài)設(shè)置為“手動”、“搭接”，然后才能進(jìn)入“實(shí)驗(yàn)電路的搭接”。十六位機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆帐粰C(jī)字與字節(jié)運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳輸格式，考據(jù)運(yùn)算功能發(fā)生器及進(jìn)位控制的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)要求達(dá)成算術(shù)、邏輯、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，熟悉ALU運(yùn)算控制位的運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖2-3-1所示。ALU運(yùn)算器由CPLD描述。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連，2個運(yùn)算存放器AX、BX的數(shù)據(jù)輸入端分別由4個74LS574鎖存器鎖存，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連，準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連

20、。7圖2-3-1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖2-3-1中，AXW、BXW在“搭接態(tài)”由實(shí)驗(yàn)連接對應(yīng)的二進(jìn)制開關(guān)控制，“0”有效，通過【單拍】按鈕產(chǎn)生的負(fù)脈沖把總線上的數(shù)據(jù)打入，實(shí)現(xiàn)AXW、BXW寫入操作。四、運(yùn)算器功能編碼表ALU運(yùn)算器編碼表算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算M15M13M12M11功能M15M13M12M11功能MS2S1S0MS2S1S00000A+B+C1000B0001ABC1001/A0010RLC1010A-10011RRC1011A=00100A+B1100A#B0101AB1101A&B0110RL1110A+10111RR1111A五、實(shí)驗(yàn)連線K23K0置“1”，滅M23M0控位顯示燈。然

21、后按下表要求“搭接”零件控制電路。連線信號孔接入孔作用有效電平1DRCKCLOCK單元手動實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時鐘本源上漲沿打入2WK6(M6)總線字長：0=16位字操作，1=8位字節(jié)操作3XPK7(M7)源零件奇偶標(biāo)志：0=偶尋址，1=奇尋址84X2K10(M10)源零件定義譯碼端X2三八譯碼5X1K9(M9)源零件定義譯碼端X1八中選一6X0K8(M8)源零件定義譯碼端X0低電平有效MK15(M15)運(yùn)算控制位：0=算術(shù)運(yùn)算，1=邏輯運(yùn)算8S2K13(M13)運(yùn)算狀態(tài)位S29S1K12(M12)運(yùn)算狀態(tài)位S110S0K11(M11)運(yùn)算狀態(tài)位S011OPK16(M16)目標(biāo)零件奇偶標(biāo)志：0=偶尋址，

22、1=奇尋址12AXWK17(M17)AX運(yùn)算存放器寫使能，本例定義到M17位低電平有效13BXWK18(M18)BX運(yùn)算存放器寫使能，本例定義到M18位低電平有效實(shí)驗(yàn)1算術(shù)運(yùn)算字算術(shù)運(yùn)算字寫操作經(jīng)過I/O單元“S15S0”開關(guān)向累加器AX和暫存器BX置數(shù)，操作步驟如下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)存放器AX置數(shù)存放器BXI/O單元I/O=1122h(1122h)I/O=3344h(3344h)K10K6=10000K18K16=100K18K16=010按【單拍】按鈕按【單拍】按鈕如圖：9字讀操作關(guān)閉AX、BX寫使能，令K18=K17=“1”，按下流程分別讀AX、BX。Dbus:1122h;3344h關(guān)閉寫控

23、位數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線讀FUN讀BX顯示AX值顯示BX值K18K17=11K10K6=11000K15K11=11111K13K11=000如圖：10(3)字加法與減法運(yùn)算令MS2S1S0（K15K13K11=0100），F(xiàn)UN及總線單元顯示AX+BX的結(jié)果。4466令MS2S1S0（K15K13K11=0101），F(xiàn)UN及總線單元顯示AXBX的結(jié)果。ddde11字節(jié)算術(shù)運(yùn)算偶字節(jié)寫（置數(shù)操作）12經(jīng)過I/O單元“S15S0”開關(guān)向累加器AL和暫存器BL置數(shù)，詳盡操作步驟如下：置0022h和0044hax和bx顯示數(shù)據(jù)本源置數(shù)存放器AL置數(shù)存放器BLI/O單元I/O=XX22h(22h)I/O=X

24、X44h(44h)K10K6=10001K18K16=100K18K16=010按【單拍】按鈕按【單拍】按鈕13(2)偶字節(jié)讀操作（運(yùn)算存放器AL和BL內(nèi)容送總線）關(guān)閉AL、BL寫使能，令K18=K17=1，按下流程分別讀AL、BL。關(guān)閉寫控位讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線顯示AL值讀BL顯示BL值K18K17=11K10K6=11001K15K11=11111K13K11=00014字節(jié)儉法算術(shù)運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）令MS2S1S0（K15K13K11=0100），F(xiàn)UN及總線單元顯示AL+BL的結(jié)果。0066令MS2S1S0（K15K13K11=0101），F(xiàn)UN及總線單元顯示ALBL的結(jié)果。ffd

25、e1516實(shí)驗(yàn)2邏輯運(yùn)算字邏輯運(yùn)算字寫操作（置數(shù)操作）經(jīng)過I/O單元“S15S0”開關(guān)向累加器AX和暫存器BX置數(shù)，操作步驟如下：1122,3344數(shù)據(jù)本源置數(shù)存放器AX置數(shù)存放器BXI/O單元I/O=1122h(1122h)I/O=3344h(3344h)K10K6=10000K18K16=100K18K16=010按【單拍】按鈕按【單拍】按鈕(2)字讀操作（運(yùn)算存放器AX和BX內(nèi)容送總線）關(guān)閉AX、BX寫使能，令K18=K17=“1”，按下流程分別讀AX、BX。1122,3344關(guān)閉寫控位讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線顯示AX值讀BX顯示BX值K18K17=11K10K6=11000K15K11

26、=11111K13K11=00017字邏輯運(yùn)算令MS2S1S0（K15K13K11=1101），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示AX邏輯與BX的結(jié)果。1100令MS2S1S0（K15K13K11=1100），為邏輯或，F(xiàn)UN及總線顯示AX邏輯或BX的結(jié)果。336618字節(jié)邏輯運(yùn)算19奇字節(jié)寫操作（置數(shù)操作）經(jīng)過I/O單元“S15S0”開關(guān)向累加器AH和暫存器BH置數(shù)，詳盡操作步驟如下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)存放器AH置數(shù)存放器BHI/O單元I/O=XX22h(22h)I/O=XX66h(66h)K10K6=10001K18K16=101K18K16=011按【單拍】按鈕按【單拍】按鈕(2)奇字節(jié)讀操作（運(yùn)算存

27、放器AH和BH內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線）關(guān)閉AH、BH寫使能，令K18=K17=1，按下流程分別讀AH、BH。2200；6600關(guān)閉寫控位讀FUN數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線顯示AH值讀BH顯示BH值K18K17=11K10K6=11011K15K11=11111K13K11=00020若運(yùn)算控制位設(shè)為（MS2S1S0=1111）則F=AH，即AH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。若運(yùn)算控制位設(shè)為（MS2S1S0=1000）則F=BH，即BH內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線。奇字節(jié)邏輯運(yùn)算令MS2S1S0（K15K13K11=1101），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示AH邏輯與BH的結(jié)果。2200令MS2S1S0（K15K13K11=1100），為邏

28、輯或，F(xiàn)UN及總線顯示AH邏輯或BH的結(jié)果。66002122實(shí)驗(yàn)3移位運(yùn)算Dais-CMX16+在移位運(yùn)算時把累加器A視為移位的源存放器，也就是說移位是經(jīng)過累加器A實(shí)現(xiàn)的。移位控制編碼表2.3.2移位編碼表M15M13M12M11功能MS2S1S00111RR0110RL0011RRC0010RLC移位執(zhí)行過程循環(huán)左移循環(huán)右移帶進(jìn)位循環(huán)左移CY帶進(jìn)位循環(huán)右移CY不帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入最低位。不帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最高位。帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入C中，C中內(nèi)容移入最低位。帶進(jìn)位循環(huán)右：各位按位右移，最低位移入C中，C中內(nèi)容移入最高位。循環(huán)移

29、位一般用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)式控制、高低字節(jié)的互換，還可以用于實(shí)現(xiàn)多倍字長數(shù)據(jù)的算術(shù)移位或邏輯移位。字移位運(yùn)算向AX存放器置數(shù)撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向移位源存放器AX置數(shù)，詳盡操作步驟如下：23數(shù)據(jù)本源置數(shù)AX=0080I/O單元AX寫選通I/O=0080hK10K6=10000K18K16=100按【單拍】按鈕(2)AX存放器移位數(shù)據(jù)本源移位控制移位結(jié)果AX移位選通打入AXM=0S1=1K10K6=11000S2S0方式選擇K18K16=100按【單拍】按鈕24令M=0S1=1參照表2.3.2改變S2、S0的狀態(tài)，再按動【單拍】按鈕，察看AX移位變化。0080-0040-0020-0010-0

30、008-0004-0002-0001-8000-4000-2000-1000-0800-0400-0200字節(jié)移位運(yùn)算(1)AL存放器置數(shù)撥動“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向移位源存放器AL置數(shù)，詳盡操作步驟如下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)AL寫選通AL=80I/O單元I/O=XX80hK10K6=10001K18K16=100按【單拍】按鈕26(2)AL存放器移位數(shù)據(jù)本源移位控制移位結(jié)果AL移位選通打入ALM=0S1=1K10K6=11001S2S0方式選擇K18K16=100按【單拍】按鈕令M=0S1=1參照表2.3.2改變S2、S0的狀態(tài)，再按動【單拍】按鈕，察看AL移位變化。

31、80-40-20-10-08-04-02-01-80自行達(dá)成AH存放器移位運(yùn)算數(shù)據(jù)本源移位控制移位結(jié)果AH移位選通打入AHM=0S1=1K10K6=11010S2S0方式選擇K18K16=101按【單拍】按鈕80-40-20-10-08-04-02-01-8027實(shí)驗(yàn)思考考據(jù)表2.3.3ALU運(yùn)算器編碼表所列的運(yùn)算功能。在給定AX=6655h、BX=AA77h的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，察看運(yùn)算器的輸出，填入下頁表格中，并和理論解析進(jìn)行比較、考據(jù)。表2.3.3ALU運(yùn)算器真值表運(yùn)算控制運(yùn)算表達(dá)式MS2S1S0AXBX運(yùn)算結(jié)果帶進(jìn)位算術(shù)加A+B+C00006655AA77FUN=(10CC)

32、帶借位算術(shù)減A-B-C00016655AA77FUN=(BBDE)帶進(jìn)位左移RLCA00106655AA77FUN=(CCAA)帶進(jìn)位右移RRCA00116655AA77FUN=(332A)算術(shù)加A+B01006655AA77FUN=(10CC)算術(shù)減A-B01016655AA77FUN=(66DE)左移RLA01106655AA77FUN=(CCAA)右移RRA01116655AA77FUN=(632A)28取BX值B10006655AA77FUN=(AA77)AX取反NOTA10016655AA77FUN=(99AA)AX減1A-110106655AA77FUN=(6654)清零01011

33、6655AA77FUN=(0000)邏輯或AORB11006655AA77FUN=(EE77)邏輯與AANDB11016655AA77FUN=(2255)AX加1A+111106655AA77FUN=(6656)取AX值A(chǔ)11116655AA77FUN=(6655)實(shí)驗(yàn)4進(jìn)位控制與零標(biāo)志標(biāo)志控制原理圖2-3-2標(biāo)志位鎖存原理圖進(jìn)位標(biāo)志CY運(yùn)算標(biāo)志CY是帶復(fù)位可預(yù)置的進(jìn)位標(biāo)志，在運(yùn)算時由M信號控制，當(dāng)M=0時，按【單拍】按鈕，在DRCK上漲沿把當(dāng)前運(yùn)算溢出位（進(jìn)位或借位）打入CY的鎖存輸出端Q2。在M=1時，由CN位控制CY的“位操作”。當(dāng)CN=0時，按【單拍】按鈕，在DRCK上漲沿執(zhí)行CY的置

34、“1”、清零、取反操作；遇M=1、CN=1時，CY保持原始狀態(tài)。CY的復(fù)位端由管理CPU直接控制。(2)零標(biāo)志Z29零標(biāo)志Z是帶復(fù)位端的運(yùn)算結(jié)果判零標(biāo)志，取源于運(yùn)算器輸出FUN。當(dāng)FUN=00h時，zd為“1”，反之為“0”。；零標(biāo)志由M信號控制，當(dāng)M=0時，按【單拍】按鈕，在DRCK上漲沿把當(dāng)前zd打入Z（零標(biāo)志）的鎖存輸出端Q1。遇M=1，零標(biāo)志Z保持原始狀態(tài)。標(biāo)志位的初始化標(biāo)志位的清零端由系統(tǒng)掌控與控位無關(guān)，在手動實(shí)驗(yàn)中需要清標(biāo)志時，經(jīng)過按動【返回】鍵來實(shí)現(xiàn)標(biāo)志位的初始化。系統(tǒng)提供CY與Z的狀態(tài)燈，其顯示特點(diǎn)為：進(jìn)位標(biāo)志CY=1時，燈“亮”，反之燈“滅”；零標(biāo)志Z=1時，燈“亮”，反之燈

35、“滅”。實(shí)驗(yàn)連線按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書P11頁表的要求搭接運(yùn)算器。進(jìn)位控制信號CN與K14所對應(yīng)的引出端M14相連。進(jìn)位標(biāo)志CY實(shí)驗(yàn)CY標(biāo)志控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)位控制流程關(guān)閉控位標(biāo)志初始化進(jìn)位控制方式選擇位操作CY=0K23K0=全”1”按【返回】鍵K15K14=10改變K7K6按【單拍】按鈕按上流程建立控制狀態(tài)，參照下表改變方式控制，按【單拍】察看CY燈的變化表進(jìn)位控制編碼進(jìn)位標(biāo)志位操作進(jìn)位K15K14K7K6功能說明MCNXPWTCY3010010清零（不亮）10111置位（按了之后一直亮）10X0/CY取反(1按一閃)進(jìn)位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)按【返回】鍵，經(jīng)過I/O單元向AX、BX分別置數(shù)5678h、ABCDh，操作如

36、下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)AX=FFFEh置數(shù)BX=0003hI/O單元I/O=FFFEhI/O=0003hK10K6=10000K18K16=100按【單拍】按鈕K18K16=010按【單拍】按鈕帶進(jìn)位加減法運(yùn)算流程（加：0001，減：FFF6）數(shù)據(jù)本源運(yùn)算控制加減選擇運(yùn)算標(biāo)志關(guān)閉控位CYFUNK23K0=全”1”K10K6=11000K15K13K12=000改變K11K18K16=10031在達(dá)成上流程中規(guī)定的設(shè)置操作后，按下列序次執(zhí)行帶進(jìn)位加減法運(yùn)算實(shí)驗(yàn)：帶進(jìn)位加法令K11=0AX=0FFFEH,BX=0003H,CY=0,DBUS=FUN=0001H0002H按【單拍】鈕AX=0001H,BX

37、=0003H,CY=1,DBUS=FUN=0005H再按【單拍】鈕AX=0005H,BX=0003H,CY=0,DBUS=FUN=0008H0004H帶進(jìn)位減法令K11=1AX=0005H,BX=0003H,CY=0,DBUS=FUN=0002H按【單拍】鈕AX=0002H,BX=0003H,CY=0,DBUS=FUN=0FFFEH再按【單拍】鈕AX=0FFFFH,BX=0003H,CY=1,DBUS=FUN=0FFFCH323334零標(biāo)志實(shí)驗(yàn)（字鑒別）向存放器AX和BX置數(shù)經(jīng)過“I/O輸入輸出單元”向AX、BX均置數(shù)0001h，操作步驟如下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)AX=0001h置數(shù)BX=0001hI

38、/O單元I/O=0001hI/O=0001hK10K6=10000K18K16=100按【單拍】按鈕K18K16=010按【單拍】按鈕35考據(jù)零標(biāo)志鎖存功能按【返回】鍵清Z標(biāo)志，按下流程建立零標(biāo)志運(yùn)算控制狀態(tài)。K11=1時減法運(yùn)算FUN=0000，按【單拍】鈕Z標(biāo)志燈亮（Z=1）；K11=0時加法運(yùn)算FUN=0002按【單拍】鈕Z標(biāo)志燈滅（Z=0）。關(guān)閉控位選擇減法標(biāo)志燈亮標(biāo)志燈滅選擇加法Z=0Z=1K23K0=全”1”K15K11=01101K10K6=11000K11=0按【單拍】按鈕按【單拍】按鈕36通用存放器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉通用存放器的數(shù)據(jù)通路。2.掌握通用存放器的組成和運(yùn)用。

39、二、實(shí)驗(yàn)要求在掌握了AX、BX運(yùn)算存放器的讀寫操作后，持續(xù)達(dá)成CX、DX通用存放器的數(shù)據(jù)寫入與讀出。三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的通用存放器數(shù)據(jù)通路如下列圖所示。由四片8位字長的74LS574組成CX（R1R0）、DX（R3R2）通用存放器組。圖中X2X1X0定義輸出選通使能，SI、XP控制位為源選通選擇。RXW為存放器數(shù)據(jù)寫入使能，Q2Q1Q0及OP、DI為目的存放器選擇。T4信號為存放器、堆棧數(shù)據(jù)寫入脈沖，上漲沿有效。準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用于置數(shù)操作，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。37圖2-3-3通用存放器數(shù)據(jù)通路38四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)連線連線信號孔接入孔作用有效電平1DRCKCL

40、OCK單元手動實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時鐘本源上漲沿打入2WK6(M6)總線字長：0=16位字操作，1=8位字節(jié)操作3X2K10(M10)源零件定義譯碼端X2三八譯碼4X1K9(M9)源零件定義譯碼端X1八中選一5X0K8(M8)源零件定義譯碼端X0低電平有效6SIK19(M19)源存放器編址：0=CX，1=DX，定義到M197XPK7(M7)源存放器奇偶位：0=偶尋址，1=奇尋址8RXWK18(M18)存放器寫使能，本例定義到M18位低電平有效9DIK17(K17)目標(biāo)存放器編址：0=CX，1=DX，定義到M1710OPK16(M16)目標(biāo)存放器奇偶位：0=偶尋址，1=奇尋址存放器的讀寫操作目的通路當(dāng)RX

41、W=0時，由DI、OP編碼產(chǎn)生目的存放器地址，詳見下表。表通用存放器“手動搭接”目的編碼目標(biāo)使能通用存放器目的編址功能說明RXWDIOPWT0000CX字寫0001CL(R0)偶字節(jié)寫001XCH(R1)奇字節(jié)寫0100DX字寫0101DL(R2)偶字節(jié)寫011XDH(R2)奇字節(jié)寫CX、DX存放器的寫入經(jīng)過“I/O輸入輸出單元”向CX、DX分別置數(shù)1122h、3344h，操作步驟如下：數(shù)據(jù)本源置數(shù)存放器CX置數(shù)存放器DXI/O單元I/O=1122h(1122h)I/O=3344h(3344h)K10K6=10000K18K16=000按【單拍】按鈕K18K16=010按【單拍】按鈕39源通路

42、當(dāng)X2X1X0=001時，由SI、XP編碼產(chǎn)生源存放器，詳見下表。表2.3.6通用存放器“手動搭接”源編碼源使能通用存放器源編址功能說明X2X1X0SIXPW000CX字讀001CL(R0)偶字節(jié)讀0001XCH(R1)奇字節(jié)讀100DX字讀1101DL(R2)偶字節(jié)讀11XDH(R2)奇字節(jié)讀CX、DX存放器的讀出關(guān)閉CX、DX寫使能，令RXW=1，按下流程分別讀CX、DX。數(shù)據(jù)本源數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線ALU讀CX讀DX顯示CX值顯示DX值K19K18=01K10K6=00100K19=1402.3.3準(zhǔn)雙向I/O口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜づc認(rèn)識準(zhǔn)雙向I/O口的組成原理。二、實(shí)驗(yàn)要求掌握準(zhǔn)雙向I/O

43、口的輸入輸出特性的運(yùn)用。三、實(shí)驗(yàn)原理Dais-CMX16+向用戶提供的是按準(zhǔn)雙向原理設(shè)計(jì)的十六位輸入/輸出I/O口，當(dāng)該位為“1”時才能用作輸入源，上電或復(fù)位（手動向按【返回】鍵），該十六位I/O口被置位（即為“0FFFFh”）。平時情況下，在用作輸入的時候就不能再有輸出定義。電路構(gòu)造如圖2-3-4所示。該口外接十六位二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)，合用于外部數(shù)據(jù)的輸入，該口跨接十六個發(fā)光二極管，經(jīng)緩沖驅(qū)動四個七段顯示，能以二進(jìn)制和十六進(jìn)制兩種方式顯示I/O口的輸入輸出狀態(tài)。發(fā)光管在高電平“1”時發(fā)光點(diǎn)亮。圖2-3-4準(zhǔn)雙向I/O電路實(shí)驗(yàn)中所用的I/O口數(shù)據(jù)通路如圖2-3-541所示。I/O的輸入經(jīng)2片74LS245緩沖與數(shù)據(jù)總線相連，I/O口的輸出由2片74LS574鎖存后輸出，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連。圖2-3-5I/O口數(shù)據(jù)通路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)連線連線信號孔接入孔作用有效電平1IOCKCLOCK單元手動實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時鐘本源上漲沿打入2WK6(M6)總線字長：0=16位字操作，1=8位字節(jié)操作3X2K10(M