計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告12020年4月日

26號(hào)2008-12-24

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..................................................................................................................2二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備...................................................................................................................2三、實(shí)驗(yàn)原理...................................................................................................................23.4四、實(shí)驗(yàn)步驟.................................................................................................................11.五、心得體會(huì)...................................................................................誤!未定義書簽。12020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.

掌握微程序控制器的組成理掌握微程序的編制、寫入觀察微程序的運(yùn)行在“微程序控制器的組成微程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的基礎(chǔ)上，將第一部分中的各單元組成統(tǒng)，構(gòu)造一臺(tái)基本模型計(jì)算機(jī)。根據(jù)定義的五條機(jī)器指令編寫相應(yīng)的微程序，并運(yùn)行，形成整機(jī)概念二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備ZY15Comp12BB計(jì)機(jī)成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干Pc機(jī)臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路原理夠參考時(shí)序?qū)嶒?yàn)。由于時(shí)序電路的內(nèi)部線路已經(jīng)連好時(shí)序電路的CLR已接到實(shí)驗(yàn)板中下方的CLR清開上，因此只需將時(shí)序電路與方波信號(hào)源連接即可。22020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。1.微序控制電路微程序控制器的組成見圖1-13其中控制存儲(chǔ)器采用3片2816EPR0M具有掉電保護(hù)功能。微命令寄器18位用兩片8D觸器74LS273）和一片4D（74LS175）觸發(fā)器組成。微地址寄存器6位，用三片上升沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器（74LS74）組成，它們帶清“”端和置1”。不進(jìn)行判別測(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)進(jìn)行判別測(cè)試時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖經(jīng)強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器設(shè)置為“”狀態(tài)，完成地址修改。在該實(shí)驗(yàn)電路中，在CONTROLUNIT有一編程開關(guān)SP06，它具有三種狀態(tài)WRITE編程）、READ（校驗(yàn)）、RUN（運(yùn)行）。當(dāng)處于編程狀態(tài)”時(shí)，實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)微地址和微指令格式將微指令二制代碼寫入到控制存儲(chǔ)器2816中。當(dāng)處于“校驗(yàn)狀態(tài)”，能夠?qū)懭肟刂拼鎯?chǔ)器中的二進(jìn)制代碼進(jìn)行驗(yàn)證，從而夠判斷寫入的二進(jìn)制代碼是否正確。當(dāng)處于“運(yùn)行狀態(tài)”，只要給出微程序的入口微地址，則可根據(jù)微程序流程自動(dòng)執(zhí)行微程序。圖中微地址寄存器輸出端增加了一組三門，的是隔離觸發(fā)器的輸出，增加抗干擾能力，用來驅(qū)動(dòng)微地址顯示燈。32020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。2、微指令格式微指令字長(zhǎng)24位，控位順序如下：其中uA5一uA0為6位的續(xù)微地址A、B、P為個(gè)譯碼字段，分別由三個(gè)制位譯碼出多位。P字中的Pl一P4是個(gè)試位。其功能是根據(jù)機(jī)器指令及相應(yīng)微代碼進(jìn)行譯碼，使微程轉(zhuǎn)入相應(yīng)的微地址入口，從而實(shí)現(xiàn)微程序的順序、分支循環(huán)運(yùn)行。為算術(shù)運(yùn)算是否影響進(jìn)位及判零標(biāo)志控制，其為零有效。B字中RS_G、RD_G、RI_G分為源寄存器選通信號(hào)、目的寄存器選通信號(hào)及變址寄存器選信號(hào)，其功能是根據(jù)機(jī)器指令來進(jìn)行三個(gè)工作寄存器R0及R2的通譯碼42020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。74LS138

74LS13874LS13874LS24574LS27374LS27374LS17528C1628C1628C1674LS24574LS24574LS24574LS374654控制器實(shí)驗(yàn)原理圖3、五條機(jī)器指令其指令格式如下：助記符INADDSTAOUTJMP

機(jī)器指令碼00000000XXXX0001000000100000XXXX00110000XXXX01000000XXXX

說明輸入，“INPUT”中的開關(guān)態(tài)R0二進(jìn)制加法R0＋存數(shù)R0］輸出，］→BUS無條件轉(zhuǎn)移機(jī)器指令碼的前4為作碼。其中IN為字長(zhǎng)，其余為雙字長(zhǎng)指令XXXXXXXX為addr對(duì)的二進(jìn)制地址碼為了向RAM中入序和數(shù)據(jù)，檢查寫入是否正確，并能啟動(dòng)程序執(zhí)行，還必須設(shè)三個(gè)控制臺(tái)操作微程序存儲(chǔ)器讀操作READ）：動(dòng)總清開關(guān)后控制臺(tái)520204月19

?

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。開關(guān)SWB、SWA為00”，按START微動(dòng)開關(guān)，可對(duì)RAM連手讀作存儲(chǔ)器寫操作（WRITE）撥動(dòng)總清開關(guān)CLR后，控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA設(shè)為01”，按START微開關(guān)可對(duì)RAM進(jìn)連手寫?

啟動(dòng)程序（RUN）撥總清開關(guān)CLR后，控制臺(tái)開關(guān)SWB設(shè)置“”時(shí)按START微開關(guān)，即可轉(zhuǎn)入到第01號(hào)“取址”指令，啟動(dòng)程序運(yùn)行上述三條控制臺(tái)指令用兩開關(guān)SWB、SWA的狀態(tài)來設(shè)置，其定義如下：62020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。址總線ALU-GS3

LDARS2S1S0

ALU

PC-G

MEM

OUTT4

DR1

T4

DR2

LDPC

據(jù)總線LDR0

控制器

T1

INIR

SW-GLDIR數(shù)據(jù)通路框圖4、微程序流程圖系統(tǒng)涉及到的微程序流程圖，擬定“取指令”微指令時(shí)，該微指令判別測(cè)試字段為P1測(cè)。于“取指令”微指令是所有程序都使用的公用微指令，因此P1的試果出現(xiàn)路分支。本機(jī)用指令寄存器的高4位（I7—I4操碼作測(cè)試條件，出現(xiàn)5路支占5個(gè)定地單72020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正?？刂婆_(tái)操作為P4測(cè)，以控制臺(tái)開關(guān)SWB、SWA作測(cè)試條件，出現(xiàn)了3路支，占用3個(gè)固微地址單元。當(dāng)分支微地址單元固定后，下的其它地方就能夠一條微指令占用一個(gè)微地址單元隨填寫當(dāng)全部微程序設(shè)計(jì)完畢后應(yīng)將每條微指令代碼化，表2-2即為將圖2-2的程流程圖按微指令格式轉(zhuǎn)化而成的“二進(jìn)制微代碼表”本系統(tǒng)有兩種外部I/O設(shè)，一種是二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)，作為輸入設(shè)備（INPUT）；另一種是兩位十六進(jìn)制數(shù)LED數(shù)管，作為輸出設(shè)備（OUTPUTUNIT）在輸入時(shí)，二進(jìn)制開關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)過三態(tài)門送總線上。只要開關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出，將輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)寫信號(hào)（WE）效，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼塊顯示82020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。微程序流程圖92020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。表2-2

二進(jìn)制代碼表微地址S3RDM17M16ABPuA5～uA00000000011000001000100000001000000111111011000001000020000000110000001001000000300000001110000000001000004000000010100000000010101050000001101001000000110000610010011001010000000011107000000011100000000110100100000000100000000000001011100000011111101100000110012000000111111011000011100130000001111110110001110001400000011111101100101100015000001010000100000000100160000000111000000001111001700000001010000000101010020000000111111011001001000210000001111110110010100002200000001010000000101110023000000110000000000000100102020年4月日

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0四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接實(shí)驗(yàn)線路按圖1-15連實(shí)驗(yàn)線，仔細(xì)檢查無誤后接通電源。（圖中箭頭表示需要接線的地，接控制信號(hào)時(shí)要注意各信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，可用彩排線的色來進(jìn)行區(qū)分）112020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。2、觀察微程序控制器的工作原理：1)

編程將UNIT的程開關(guān)設(shè)為WRITE（程）狀態(tài)將驗(yàn)板上”中的”設(shè)置為“STEP”“SP04設(shè)置“RUN狀態(tài)用SWITCHUNIT二進(jìn)模擬開關(guān)設(shè)置微地址—UAD.

在MICROCONTROL元的關(guān)—SM01上置微代碼，24開關(guān)對(duì)應(yīng)顯示燈，開關(guān)量為“1”時(shí)燈亮，開關(guān)量為0”燈啟時(shí)電路（按動(dòng)CONTROLUNIT的START”動(dòng)開關(guān)），即將微代碼寫到EPR0M28C16的應(yīng)地址對(duì)應(yīng)的單元中重

C—E步，將表1-5微碼寫入28C162)

校驗(yàn)1220204月19

A.B.

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。將CONTROLUNIT的編程關(guān)SP06設(shè)為READ（校驗(yàn)）狀態(tài)將實(shí)驗(yàn)板“SIGNAL”的“”關(guān)設(shè)置為“STEP”狀態(tài)，“SP04”關(guān)設(shè)置為RUN”態(tài)用SWITCHUNIT的進(jìn)開關(guān)設(shè)置要檢驗(yàn)的微地址UA5

按動(dòng)CONTROLUNIT的”觸動(dòng)開關(guān)，啟動(dòng)時(shí)序電路，讀出微代碼，觀CONTROL單元顯示燈－LM01的態(tài)（燈亮為“1”，滅為”，查出微代碼是否與寫入的相同。如果不同，則將開關(guān)置于“WRITE”程狀態(tài)，重新執(zhí)行（1）即可3)

單步運(yùn)行A.B.

將CONTROLUNIT的編程關(guān)SP06置“（行）”狀態(tài)將實(shí)驗(yàn)板“SIGNAL”的“”關(guān)設(shè)置為“STEP”狀態(tài)，“SP04”關(guān)設(shè)置為RUN”態(tài)操作SWITCHUNIT的CLR開關(guān)使號(hào)狀態(tài)依次為1→0，微地址存器74LS74（1）—74LS74（3）清零，從而明確本機(jī)的運(yùn)入口微地址為000000（進(jìn)制）132020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。按動(dòng)CONTROLUNIT的START”動(dòng)關(guān)，啟動(dòng)時(shí)序電路，則每按動(dòng)一次“START”，讀出一條微指令后停機(jī)，此時(shí)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上微地址顯示燈和微命令顯示燈將顯示所讀出的一條令4)

注：在當(dāng)前條件下，將“MICROCONTROL單元的SE6—SE1接至“SWITCH”的UA5對(duì)二制開關(guān)上，可經(jīng)過強(qiáng)置端SE6—SE1人為設(shè)置分支地址。首先將SE6—SE1對(duì)二進(jìn)制開關(guān)置為“”當(dāng)要人為設(shè)置分支地址時(shí)，將需要改變的個(gè)或幾個(gè)二進(jìn)制開關(guān)設(shè)置“0”相應(yīng)的微地址位被強(qiáng)置為“1”，而改變下一條微指令的地址。（二制開關(guān)設(shè)置為“0”相應(yīng)的微地址位將被強(qiáng)置為“”）連續(xù)運(yùn)行A.B.

將CONTROLUNIT的編程關(guān)SP06設(shè)為“RUN（運(yùn)行）”狀態(tài)將實(shí)驗(yàn)板SIGNALUNIT中開關(guān)“SP03”“SP04”設(shè)置為“RUN”狀態(tài)使SWITCHUNIT的CLR信號(hào)態(tài)依次為1→0→1，時(shí)微地址寄存器清“0”從而給出取指微指令的入口地址為000000（二進(jìn)制）

啟動(dòng)時(shí)序電路，即按一下CONTROLUNIT的“START”，則可連續(xù)出微指令，并按照微指令142020年4月日

E.

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。存儲(chǔ)器（28C16）中的微程序連續(xù)運(yùn)行如果要退出連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)可將SIGNALUNIT中SP04開撥到STOP”位置3、根據(jù)指令系統(tǒng)編寫程序參考程序一：本程序從輸入設(shè)備（數(shù)碼關(guān)）取入數(shù)據(jù)，保存在內(nèi)存單元08，后08單送到輸出設(shè)備LED數(shù)管進(jìn)行顯示。然后程序停止請(qǐng)實(shí)驗(yàn)者考慮：如何修改程序，使程序不斷從輸入設(shè)取出數(shù)據(jù)，送到輸出設(shè)備顯示。每次循環(huán)過程中，能使輸入設(shè)備數(shù)據(jù)改變，考察輸出顯示的結(jié)果）設(shè)計(jì)機(jī)器指令程序如下（器碼和地址為十六進(jìn)制數(shù)據(jù)）地址0001

內(nèi)容0020

助記符INSTA[08H]

說明輸入開關(guān)數(shù)據(jù)→R0R0→152020年4月日

02

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。08

地址03040506

30084000

OUT[08H]JMP[00H]

[08H]→地址00H→跳轉(zhuǎn)地址參考程序二：本程序從輸入設(shè)備（數(shù)碼關(guān)）讀入數(shù)據(jù)，與0A單的據(jù)相加，然后送到輸出設(shè)（LED數(shù)管）進(jìn)行顯示。本程序不斷地循環(huán)運(yùn)行，在行中可改變輸入開關(guān)（）的值，觀察輸出顯示的變?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器指令程序如下（器碼和地址為十六進(jìn)制數(shù)據(jù)）地址0001020304050607080A0B

內(nèi)容00100A200B300B400001

助記符INADD[0AH]STA[0BH]OUT[0BH]JMP[00H]

說明輸入開關(guān)數(shù)據(jù)→，集數(shù)據(jù)＋→，輸入數(shù)據(jù)與指定數(shù)據(jù)相加地址R0[0B]地址[0BH]→，出顯示地址00H→跳轉(zhuǎn)地址加數(shù)，可自定求和結(jié)果保存在0B單

按圖2-3連實(shí)驗(yàn)線路（中箭頭表示需要接線的地方，接總線和控制信號(hào)時(shí)要注意低位一一對(duì)應(yīng)，可用彩排線的顏色來進(jìn)行區(qū)分）162020年4月日

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基本模型機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖

寫程序方法一：聯(lián)機(jī)讀寫序方法二：手動(dòng)寫入1)

先將機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微代正確地寫入28C16中，于172020年4月日

2)

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。在實(shí)驗(yàn)1.7微序制器的組成與微程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中已將微代碼寫入EPR0M芯中，對(duì)照表2-5校驗(yàn)正后就可使用使用控制臺(tái)WRITE和READ微程序進(jìn)行機(jī)器指令程序的裝入和檢查，其操作如下：A.B.

使SIGNALUNIT單的SP03為STEP狀態(tài)，SP04為“”狀態(tài)，CONTROLUNIT的開關(guān)SP05處于“NORM”狀態(tài)，開關(guān)SP06處“RUN狀撥動(dòng)SWITCH單的總清關(guān)CLR（101，微地址寄存器清零，程序計(jì)數(shù)清零。然后使SWITCH單元的SWB、SWA開關(guān)設(shè)置為“01”，按動(dòng)一次CONTROLUNIT的動(dòng)開關(guān)START，微址顯示燈顯示“010001”，再按動(dòng)一START，地址燈顯示“010100”，時(shí)數(shù)據(jù)關(guān)的內(nèi)容置為要寫入的機(jī)器指令，按動(dòng)兩次START鍵后，即完成該條指令的寫入。若仔細(xì)閱讀WRITE的流程，就不難發(fā)現(xiàn)，機(jī)器指令的首地址總清后為零，后每個(gè)循環(huán)PC會(huì)自動(dòng)加1。此每次按動(dòng)，有在微地址燈顯示“010100”，才設(shè)置內(nèi)，直到所有機(jī)器指令寫完校驗(yàn)。撥動(dòng)SWITCH單元的總清開關(guān)CLR（101），微地址清零。PC程計(jì)數(shù)器清零，然后使SWITCH單元的開SWB、SWA為00”，按動(dòng)182020年4月日

文檔僅供參考，不當(dāng)之處，請(qǐng)聯(lián)系改正。CONTROLUNIT的動(dòng)關(guān)，地址燈將顯示“010000”，再按START，微址燈顯示為“010010