計算機(jī)組成原理實驗(NEW)課件

計算機(jī)組成原理實驗實驗指導(dǎo)：倪金龍信息樓401Tel：28008271nijl@前言實驗課注意事項一、實驗預(yù)習(xí)。二、實驗過程，不帶電連線和拆線，真實記錄實驗數(shù)據(jù)。三、實驗完畢后，清理實驗臺。四、實驗報告要求：1.實驗日期，同組者實驗等2.實驗?zāi)康?.實驗原理(簡明)4.實驗過程:(1)連線(2)操作過程(條理清晰)(3)實驗數(shù)據(jù)(真實)5.實驗結(jié)果和結(jié)論6.自己的看法或者疑問前言成績比例及考試方式平時成績50分實驗操作情況30實驗報告20期末考試成績50分實驗理論考試25實驗操作考試25課程的目的和任務(wù)計算機(jī)系統(tǒng)：硬件和軟件的綜合體。本課側(cè)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)計算機(jī)單機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)；學(xué)習(xí)各組成部分的工作原理。學(xué)習(xí)目的：1）建立計算機(jī)系統(tǒng)的整機(jī)概念，理解軟硬件的關(guān)系和邏輯的等價性；2）深入了解計算機(jī)各部件的的組成原理、工作機(jī)制以及部件之間的相互關(guān)系；3）加強(qiáng)硬件分析和設(shè)計的基本技能和方法，培養(yǎng)和提高計算思維能力。課程內(nèi)容研究討論單臺計算機(jī)的完整硬件系統(tǒng)的基本組成原理與內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制。單臺：非多機(jī)系統(tǒng)完整：計算機(jī)整機(jī)、全部的硬件功能部件?；荆翰灰欢ㄊ亲罡咝阅?、最合理的組成,而是最基礎(chǔ)的必要的組成部分。課程內(nèi)容高級語言`匯編語言`指令代碼`微指令代碼課程內(nèi)容輸入設(shè)備輸出設(shè)備總線外存設(shè)備主存儲器高速緩存控制器運(yùn)算器輸入輸出接口教學(xué)進(jìn)度安排(信電)周次實驗名稱實驗類型1實驗臺基本操作驗證2算術(shù)邏輯運(yùn)算實驗驗證3移位控制實驗驗證4存儲器讀寫實驗驗證5簡單模型計算機(jī)實驗1設(shè)計6簡單模型計算機(jī)實驗2設(shè)計7機(jī)器指令設(shè)計實驗1設(shè)計8機(jī)器指令設(shè)計實驗2設(shè)計實驗一：實驗臺基本操作實驗要求:把輸入部件（INPUT）上的數(shù)據(jù)65送到總線(BUS)。INPUTBUS把總線(BUS)上的數(shù)據(jù)送到輸出部件(OUT)。BUSOUT數(shù)據(jù)變換操作（clock單元代替開關(guān)）,OUT單元的數(shù)據(jù)隨著INPUT單元的數(shù)據(jù)變化而變化（連續(xù)脈沖？）。實驗二：算術(shù)邏輯運(yùn)算實驗實驗要求：把輸入部件（INPUT）的數(shù)據(jù)送到DA1和DA2INPUTDA1;INPUTDA2將運(yùn)算器（ALU）運(yùn)算結(jié)果輸出到總線指示燈顯示。填寫P44表2-2ALUBUS。驗證:S3-S0,M,CI=101001 101000 101101 101100四個運(yùn)算結(jié)果數(shù)據(jù)65669A算術(shù)邏輯運(yùn)算實驗BUSDA1(274)DA2(274)運(yùn)算器(181)運(yùn)算器(181)鎖存器(245)BUSD7-D0D7-D0D7-D0D7-D4D3-D0D3-D0D7-D4D3-D0D7-D4S3-S0M,CiS3-S0M,CiB-DA1B-DA2ALU-B實驗三：進(jìn)位與判零控制實驗實驗要求：實驗步驟用時序流程圖表示。給定進(jìn)位標(biāo)志CY，判零標(biāo)志CZ，規(guī)定操作方式。自己取數(shù)據(jù)，填寫P47表2-4。實驗要求：實現(xiàn)3465H和12A7H相加結(jié)果保存到兩個通用寄存器中并讀出。實現(xiàn)3465H和12A7H相減結(jié)果保存到兩個通用寄存器中并讀出。

微操作 控制信號INPUTDA1

IO-R#,B-DA1INPUTDA2

IO-R#,B-DA2ALU(加)RO

ALU-B#,S3-S0,M,CI=100101,B-R0判斷cyCYCN#或CYNCN#,T4INPUTDA1

IO-R#,B-DA1INPUTDA2

IO-R#,B-DA2ALU(加)

R1

CYCN#,ALU-B#,S3-S0,M,CI=100101,B-R1R1OUT R1-B#,IO-WR0OUT R0-B#,IO-W實驗四：移位控制實驗實驗內(nèi)容：FOH*3/4OUT

實驗步驟

IN(F0H)DA1 IN(F0H)299 299(右移2次)DA2 ALU（減）OUT對應(yīng)控制信號IO-R#，B-DA1IO-R#，S1,S0=11，T4299-B#，S1,S0=10，T4，T4，B-DA2ALU-B#，S3~S0,M,CI=011000，IO-W我的結(jié)果是：10110100IN(01)ARMEMDA1IN(02)ARMEMDA2IN(03)ARALU(加)MEMMEMOUTIN(01)ARMEMR0R0ARMEMDA1IN(02)ARMEMR0MEMDA2IN(03)ARMEMR0R0ARALU(加)MEMMEMOUTIN(01)ARIN(80)MEMIN(02)ARIN(40)MEMIN(03)ARIN(20)MEM……IN(01)ARMEMBUS(讀操作)IN(02)ARMEMBUS(讀操作)IN(03)ARMEMBUS(讀操作)……T1T2T3T4時序信號BTO OTB FUNC FS S3~S0,M,CI N 微代碼指令譯碼器 微代碼指令寄存器17位微代碼控制存儲器地址寄存器7位微代碼控制存儲器128單元×24位機(jī)器指令譯碼器微代碼控制存儲器地址緩沖器7位24位微代碼顯示器微地址顯示器微代碼控制存儲器地址寄存器微代碼讀寫控制電路24位微代碼開關(guān)24位微代碼緩沖器7位微地址開關(guān)SUBADDR（[ADDR]-R0RO）

操作碼D4PCARPC+1RAMARRAMDA1DA1-DA2DRDRDA23540414243實驗名稱:帶移位模型機(jī)的設(shè)計與實現(xiàn)簡單模型機(jī)基礎(chǔ)上定義四條指令RR,RL,RRC,RLC操作碼自己定義(書上p89,定義的微地址有沖突)例如RR操作碼為11010100,則入口地址為35H.RR(功能：DR循環(huán)右移DR)改變RR指令功能如下之一RRaddr(功能：[addr]循環(huán)右移DR)RRaddr1,addr2(功能：[addr1]循環(huán)右移[addr2])編程序?qū)崿F(xiàn)輸出指示燈”00000001”(來源于input單元)從左往右或從右往左循環(huán)移動。編程實現(xiàn)輸出指示燈從右往左的燈逐個亮起來。思考：再定義一條乘5指令：Five（功能：DR*5DR）編程序?qū)崿F(xiàn)輸出指示燈”00000001”(來源于input單元)循環(huán)乘5輸出。

PCARPC+1RAMIRJ（1）DRDA1DR299299循環(huán)左移36H40H41HFIVE指令格式：D8功能：DR*5DRFIVEADDR指令格式：D8addr功能：[addr]*5DR299循環(huán)左移299DA2DA1+DA2DRRAMDA1RAM299299循環(huán)左移299循環(huán)左移299DA2DA1+DA2DRPCAR,PC=PC+1RAMAR36H程序指令程序助記符：INdr(INDR)

P1:RRdr(DR右DR)STAdr20(DR[20])OUT20([20]OUT)JMPP1(PC=P1)地址內(nèi)容00C0010002D403C8042005CC0620070008D00902RAM:PCARPC+1RAMIRJ（1）PCAR,PC=PC+1RAMDA1J(4)37CY=1DA1PC0101414045CY=04547JMPC(DC)SUB(D4)PCAR,PC=PC+1RAMARRAMDA1353A3BDRDA2DA1-DA2DRCYNCN#013C3DALU-B#S3-S0MCI=000001B-PC#PC+1編程實現(xiàn)輸出指示燈（一個燈亮），從左往右移動到最右邊時改為從右往左移動到最左邊后改為從左往右。。。中斷模型機(jī)設(shè)計屏蔽中斷INT-R開放中斷INT-E35013ED4PCAR,PC=PC+1RAMSP3420D0FFJ(5)3CSPDA1NULL614101DA1-1SP37SPAR38PCRAM39INTDA13ADA1PC3B01SPAR32RAMDA119DA1PC1ASPDA11BDA1+1SP1EJ(5)3CC8中斷模型機(jī)設(shè)計實驗報告要求：1、畫出每條指令操作流程圖2、寫出每條指令完成的