計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)第1頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四運(yùn)算器存儲器微控器時序電路地址/數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)據(jù)總線控制信號開關(guān)電源開關(guān)第2頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四74LS2732片分別組成數(shù)據(jù)寄存器DR1、DR274LS2998位移位寄存器74LS2452片分別組成輸入三態(tài)門和輸出三態(tài)門AUJ3數(shù)據(jù)輸出排針2.存儲器模塊（PRAMUNIT）靜態(tài)RAM611674LS273地址寄存器74LS161PC寄存器AUJ5數(shù)據(jù)輸出排針ADJ6PC輸出排針地址指示燈AD7~AD01.運(yùn)算器模塊（ALUUNIT）SN741812片組成8位算術(shù)邏輯單元第3頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四3.微控器模塊（MICRO-CONTROLLERUNIT）E2PROM2816控存（3片,24位）MK23~MK024位微代碼輸入開關(guān)MD23~MD024位數(shù)據(jù)指示燈UA5~UA06位微地址指示燈4.時序電路（STATEUNIT）?

時鐘源START微動開關(guān)KK2微動開關(guān)第4頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四5.數(shù)據(jù)/地址開關(guān)SWJ3數(shù)據(jù)/地址排針D7~D0

數(shù)據(jù)/地址指示燈及開關(guān)指示燈亮——0指示燈滅——1實(shí)驗(yàn)儀上所有指示燈均按此規(guī)定6.數(shù)據(jù)總線（BUSUNIT）數(shù)據(jù)總線由若干排針組成，B7~B0，總線指示燈指示總線數(shù)據(jù)幾點(diǎn)要求:1.實(shí)驗(yàn)完成后請將排線理好放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)。2.將電源線放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)。第5頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)一運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)電路分析（實(shí)驗(yàn)手冊P2）圖1-12.電路連接（實(shí)驗(yàn)手冊P3）圖1-2T4——KK2ALU單元與二進(jìn)制控制信號開關(guān)之間的連接：S3~S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B2.驗(yàn)證運(yùn)算器的組合功能。數(shù)據(jù)單元SW-B與控制信號開關(guān)單元之間的連接。排線連接時注意排線的顏色，中間不要扭轉(zhuǎn)。第6頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四ALU的數(shù)據(jù)輸出與總線連接：AUJ3——總線單元3.運(yùn)算器功能驗(yàn)證步驟：（1）數(shù)據(jù)置入DR1、DR2DR1：01100101DR2：10100111（具體步驟見講義P2）（2）檢驗(yàn)DR1、DR2的數(shù)據(jù)輸入是否正確（P3第一段）（3）驗(yàn)證運(yùn)算器功能通過搬動S3~S0、Cn、M的二進(jìn)制開關(guān)，觀察運(yùn)算器的輸出結(jié)果，與已經(jīng)算出的表1-1的結(jié)果相比較。數(shù)據(jù)開關(guān)與數(shù)據(jù)總線的連接：SWJ3——總線單元*在進(jìn)行電路連接時一定要關(guān)掉電源。第7頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四功能表驗(yàn)證舉例：S3~S0=0100教材P31ALU功能表M=0（算術(shù)運(yùn)算）Cn=1（無進(jìn)位）A加(A·B反)A=01100101B=10100111BB反=01011000(A·B反)=01000000（邏輯與）A加(A·B反)=10100101=A5H（算術(shù)加）Cn=0（有進(jìn)位）A加(A·B反)

加1=A6HM=1（邏輯運(yùn)算）（A·B）反（A·B）：01100101·10100111=00100101（A·B）反：11011010=DAH實(shí)驗(yàn)一完第8頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四存儲器時序電路地址/數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)據(jù)總線實(shí)驗(yàn)二模塊圖第9頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)二存儲器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存儲器RAM的特性及讀寫方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)電路分析（實(shí)驗(yàn)手冊P12圖2-1）靜態(tài)RAM6116，2k×8；AR地址寄存器(74LS273)；地址指示燈AD7~AD0；ADJ5存儲器數(shù)據(jù)輸出排針若干控制信號：CE(CS)、WE、T3、LDAR、SW-B*按圖中的連接，用戶只能使用存儲芯片的前256個單元。2.電路連接（實(shí)驗(yàn)手冊P13圖2-2）3.存儲器的寫操作給指定的單元置入數(shù)據(jù)。

第10頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四單元地址單元內(nèi)容00H0001000101H0001001002H0001001103H0001010004H00010101“寫”操作步驟P13存儲器讀寫規(guī)定：CE(CS)WE操作00讀01寫4.存儲器的讀操作從指定的存儲單元讀出數(shù)據(jù)。“讀”操作步驟：P14實(shí)驗(yàn)二完第11頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四控存微地址指示燈微代碼指示燈微代碼輸入開關(guān)三態(tài)開關(guān)CLR實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)四模塊圖第12頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)三微程序控制器組成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆瘴⒊绦蚩刂破鞯慕M成原理掌握微程序的編寫、輸入、及運(yùn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.實(shí)驗(yàn)電路分析圖3-2（實(shí)驗(yàn)手冊P18）①微代碼輸入開關(guān)

MK0~MK23（24位）②微代碼指示燈MD0~MD23③控存E2PROM2816（24位）微地址（6位）來自微地址寄存器數(shù)據(jù)的前18位送數(shù)據(jù)寄存器，后6位微地址送微地址寄存器第13頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四④18位數(shù)據(jù)前9位為直接控制位，后9位作譯碼器輸入信號微指令共27位，在實(shí)驗(yàn)?zāi)K中分別有引腳插針⑤微地址寄存器（6位）及微地址指示燈本實(shí)驗(yàn)中微地址來自于開關(guān)SE1～SE6，⑥總清開關(guān)CLR，將寄存器、微地址清零⑦時序信號T1、T22.實(shí)驗(yàn)電路連接圖3-6（圖3-6實(shí)驗(yàn)手冊P19）3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)微代碼寫入控存輸入表3-2步驟：P20①編程A.三態(tài)開關(guān)：置為編程PROM狀態(tài)。B.STEP、STOP開關(guān)狀態(tài)分別為：STEP、RUN。第14頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四C.置微地址：在二進(jìn)制開關(guān)單元的S3~CN即UA5~UA0置表3-2第一列中的“微地址”。注意：撥微地址時，微地址指示燈不會亮，按動START后地址打入，微地址指示燈才會亮。*注意把八進(jìn)制地址轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制地址D.在MK23~MK0開關(guān)上置表3-2中的微代碼。E.按動“START”，將微代碼寫入控存(注意觀察微地址指示燈)。F.重復(fù)C~E，直至表格輸入完成(2)校驗(yàn)輸入的代碼（P20）A.三態(tài)開關(guān)置為READ。B.STEP等開關(guān)不變。C.用二進(jìn)制開關(guān)UA5~UA0置微地址。D.按動“START”，讀控存微代碼，通過MD0~MD23檢驗(yàn)讀出的控存數(shù)據(jù)是否與表3-2一致。第15頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四STOPSTEPPROMREADRUNUA5~UA0MA5~MA0SE6~SE1CLR總清微地址指示燈第16頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四(3)單步運(yùn)行微程序A.STEP、STOP開關(guān)狀態(tài)分別為：STEP、RUN。三態(tài)開關(guān)置于“RUN”，開關(guān)UA5~UA0置為1

。B.上下?lián)軇覥LR開關(guān)一次。C.按START開關(guān)一次。將MA5~MA0排針取出，插在SE6~SE1插針上，按START開關(guān)一次，執(zhí)行圖3-5KT中間分支的微指令22(八進(jìn)制)流程圖3-5中KT分支的運(yùn)行：在微地址為20時，用上下?lián)軇娱_關(guān)的方式使UA5~UA0地址為：21或23。例如，要產(chǎn)生21，則將UA0上下?lián)軇右淮我a(chǎn)生23，則將UA0、UA1都上下?lián)軇右淮?按一次START開關(guān)，執(zhí)行一條微指令。默認(rèn)執(zhí)行20、22分支。第17頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)三完23分支RP的運(yùn)行：CLR——START——微地址為20時撥動UA0、UA1，產(chǎn)生23——按動3次START，分別執(zhí)行01、02、10，繼續(xù)按動START1次，微地址回到01，當(dāng)微地址再次為10時，撥動相應(yīng)的UA5~UA0，執(zhí)行：11，將11分支執(zhí)行完。仿此執(zhí)行12、13、14等分支。在每個分支運(yùn)行時，注意觀察微地址指示燈的變化，檢查微程序流程是否與圖3-5一致。第18頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四實(shí)驗(yàn)四基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⑽⒖仄髂K與運(yùn)算器及存儲器模塊連接，組成模型計(jì)算機(jī)，牢固建立整機(jī)的概念。通過運(yùn)行5條機(jī)器指令組成的程序，掌握機(jī)器指令與微程序的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.按實(shí)驗(yàn)三的線路進(jìn)行連接，將微程序單元內(nèi)容運(yùn)行或檢查一遍。（實(shí)驗(yàn)3、4連做此步可省略）2.運(yùn)行P26機(jī)器代碼程序段分析機(jī)器代碼程序（P26）：“助記符”列采用匯編語言格式，“內(nèi)容”列為機(jī)器代碼，“地址”列為機(jī)器指令的主存地址編號。第19頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四地址機(jī)器代碼助記符說明0100000000000000IN從開關(guān)取入一個數(shù)送R00100000100010000ADD[4AH]將R0的內(nèi)容與4AH單元的內(nèi)容相加01000010010010100100001100100000STA[4BH]將相加結(jié)果存放在4BH單元01000100010010110100010100110000OUT[4BH]輸出4BH單元內(nèi)容01000110010010110100011101000000JMP[40H]跳轉(zhuǎn)到開始處01001000010000000100100101001010000000014AH中的操作數(shù)為:01H01001011存放運(yùn)算結(jié)果第20頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四*整個程序是一個循環(huán)程序*需要從開關(guān)撥一個數(shù)據(jù)*4AH單元需要事先存放一個數(shù)據(jù)*通過運(yùn)行程序驗(yàn)證4BH單元的結(jié)果與理論值是否一致實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按圖4-2連接線路(將各模塊連接成計(jì)算機(jī))注意：LDR0——LDRI；R0－B——RS－B；

LDPC——LDPC；I7——I2(I1、I0不連接)P(1)P(4)實(shí)際為P(1)P(2)P(3)P(4)控制臺信號約定：SWASWB寫10寫機(jī)器代碼讀00讀機(jī)器代碼啟動11運(yùn)行機(jī)器指令第21頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四REGUNITINSUNITLOGUNITSWASWB第22頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四(2)手動方式輸入機(jī)器指令（P27）①檢查開關(guān)狀態(tài)三態(tài)開關(guān):RUN；STEP開關(guān):STEP；STOP開關(guān):RUN②撥動總清CLR；從數(shù)據(jù)輸入開關(guān)撥RAM區(qū)首地址：40H③控制臺SWA、SWB開關(guān)狀態(tài)為：1、0(寫機(jī)器代碼KWE分支)

按動START開關(guān)一次，微地址指示燈為：010001（21）④再按動START開關(guān)一次，微地址指示燈為：010100（24）⑤輸入一條機(jī)器指令代碼，按動START開關(guān)一次重復(fù)④⑤直到所有機(jī)器指令都輸入完畢(無內(nèi)容單元跳過)。*只有輸入第1條機(jī)器代碼時要輸入主存地址，以后地址自動增1。*只能在微地址是010100（24）時才能輸入機(jī)器代碼。*4AH單元需要輸入數(shù)字：00000001。第23頁，共25頁，2023年，2月20日，星期四(3)檢查機(jī)器指令的正確性①總清（CLR）②從數(shù)據(jù)開關(guān)撥RAM首地址40H③SWA、SWB為：0、