計算機組成原理實驗報告 指令部件模塊實驗

第1頁共2頁第1頁共1頁西華大學(xué)數(shù)學(xué)與計算機學(xué)院實驗報告課程名稱：計算機組成原理年級：2011級實驗成績：指導(dǎo)教師：祝昌宇姓名：蔣俊實驗名稱：指令部件模塊實驗學(xué)號：312011080611118實驗日期：2013-12-15一、目的1.掌握指令部件的組成方式2.熟悉指令寄存器的打入方式，PC計數(shù)器的設(shè)置和+1操作，理解跳轉(zhuǎn)指令的實現(xiàn)過程。二、實驗原理（1）指令部件模塊實驗的構(gòu)成1片74LS374作為指令模塊的指令寄存器IR1，另1片74LS374作為地址鎖存器IR2。8芯插座PC-IN作為數(shù)據(jù)輸入端，可通過8芯扁平電纜把數(shù)據(jù)輸入端連接到數(shù)據(jù)總線上。2片74LS161作為PC計數(shù)器2片74LS245（同時只有1片輸出）作為當(dāng)前地址的輸出。8芯插座PC-OUT作為地址輸出端，可通過短8芯扁平電纜把地址輸出端連接到地址總線上。1片74LS373來實現(xiàn)多種條件跳轉(zhuǎn)指令（JZ，JC，JMP等條件跳轉(zhuǎn)指令）（2）指令部件模塊實驗原理指令寄存器IR1（74LS374）的EIR1為低電平并且IR1CK有上升沿時，把來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)打入IR1，IR1的輸出就作為本系統(tǒng)內(nèi)的8位指令I(lǐng)0～I7。在本系統(tǒng)內(nèi)由這8位指令可最多譯碼256條不同的指令，通過譯碼可對應(yīng)出這些指令在微程序存儲器中入口地址，并且輸出相應(yīng)的微指令。2片74LS161組成了PC計數(shù)器，它由信號ELP、信號PC-O、脈沖PCCK來控制PC計數(shù)器+1和PC計數(shù)器置數(shù)操作。在停機狀態(tài)下，由控制臺置起始地址，給出打入脈沖并置入74LS161。當(dāng)ELP＝0，PCCK有上升沿時可重新置PC值。當(dāng)PC-O＝0、ELP＝1，PCCK是上升沿時把當(dāng)前PC計數(shù)器+1，并且把PC計數(shù)器的值作為地址輸出到地址總線上。置EIR為低電平，并且IR2CK有上升沿時，數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)打入IR2鎖存器后，置IR2-O＝0、PC-O＝1，把IR2的值作為地址輸出到地址總線上。74LS153是4選1的芯片，可通過JS0、JS1來選擇用JC還是JZ來實現(xiàn)條件轉(zhuǎn)移的指令JS0JS1功能00選擇JZ當(dāng)通用寄存器為0時跳轉(zhuǎn)01選擇JC當(dāng)進位寄存器為0時跳轉(zhuǎn)10選擇JN提供給用戶自定義，JN=0時跳轉(zhuǎn)10重新設(shè)置當(dāng)前PC指針，實現(xiàn)JMP指令圖1指令寄存器原理圖三、使用環(huán)境計算機組成原理實驗箱四、實驗步驟（一）準(zhǔn)備工作按啟停單元中的運行按鈕，置實驗機為運行狀態(tài)。把EIR1，EIR2，PC-O，ELP，IR2-O，JS0，JS1接入二進制撥動開關(guān)重，把IR1CK，和IR2CK接入脈沖單元PLS1，PCCK接入PLS2中。用長8芯扁平電纜把PC-IN與CPT-B板上的二進制開關(guān)單元中的J3相連（對應(yīng)二進制開關(guān)H0～H7），PC-OUT用短8芯扁平電纜連接地址總線AJ1，其它控制信號請按下表接線信號定義接入開關(guān)位號IR1CKPLS1孔IR2CKPLS1孔PCCKPLS2孔EIR1H20孔EIR2H19孔IR2-OH18孔PC-OH17孔ELPH16孔JS0H15孔JS1H14孔JZH13孔（二）PC計數(shù)器置數(shù)二進制開關(guān)H0~H7作為數(shù)據(jù)輸入，置05H（對應(yīng)開關(guān)如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0000010105H置控制信號如下：H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS11011011按啟停單元中的運行按鈕，置實驗機為運行狀態(tài)。按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在IR2CK上產(chǎn)生一個上升沿，把當(dāng)前數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)打入IR2鎖存器，按脈沖單元中的PLS2脈沖按鍵，在PCCK上產(chǎn)生一個上升沿，把IR2鎖存器中的地址打入PC計數(shù)器（2片74LS161）中，這樣的操作過程可實現(xiàn)無條件的跳轉(zhuǎn)指令。若要觀察輸出結(jié)果，再置信號PC-O＝0，此時PC計數(shù)器把其內(nèi)容作為地址輸出到地址總線上，地址總線上的指示燈IAB0～IAB7應(yīng)顯示05H。（三）PC計數(shù)器+1完成上述實驗后，重置控制信號如下：。H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS11110111按脈沖單元中的PLS2脈沖按鍵，在PCCK上產(chǎn)生一個上升沿，因PC-O＝0，PC計數(shù)器將加1，PC計數(shù)器為06H，并且輸出至地址總線。此時地址總線上的指示燈IAB0～IAB7應(yīng)顯示06H。（四）置當(dāng)前指令寄存器二進制開關(guān)H0~H7作為數(shù)據(jù)輸入，置5FH（對應(yīng)開關(guān)如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)010111115FH置控制信號如下：H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS10111100按啟停單元中的運行按鈕，置實驗機為運行狀態(tài)。按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在IR1CK上產(chǎn)生一個上升沿，把當(dāng)前數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)5FH打入IR1鎖存器，表示當(dāng)前運行的指令碼為5FH。此時指令寄存器的指示燈I0～I