組成原理實(shí)驗(yàn)箱 介紹

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)箱介紹

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實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由實(shí)驗(yàn)箱、PC機(jī)、軟件三大部分組成。本課程圍繞實(shí)驗(yàn)箱組織教學(xué)，通過在實(shí)驗(yàn)箱上的一系列實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)的基本工作原理。實(shí)驗(yàn)箱包含七個部分：實(shí)驗(yàn)箱簡介（1）2可編輯版1.數(shù)據(jù)處理部件：有運(yùn)算單元ALU、累加器A、暫存器W、寄存器組R0-R3、直通門D、左移門L、右移門R、進(jìn)位標(biāo)志燈RCy、零標(biāo)志燈Rz、中斷向量寄存器和碼健IA、中斷請求標(biāo)志燈REQ、中斷響應(yīng)標(biāo)志燈ACK、程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、地址寄存器MAR、堆棧寄存器ST和存儲器EM等經(jīng)典計(jì)算機(jī)的基本數(shù)據(jù)處理部件部件。實(shí)驗(yàn)箱簡介（2）這是實(shí)驗(yàn)箱的主體，我們的實(shí)驗(yàn)就是要指揮這些部件協(xié)調(diào)工作，來完成計(jì)算機(jī)的各種基本任務(wù)，從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識來逐步掌握計(jì)算機(jī)的最基本工作原理。為理解各種現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、理解各種軟件的最根本工作過程打好基礎(chǔ)。3可編輯版2.微程序結(jié)構(gòu)部件：有微程序計(jì)數(shù)器uPC、微程序存儲器uM、微程序運(yùn)行周期指示燈RT1和RT0。它們用于學(xué)習(xí)微程序結(jié)構(gòu)對指令譯碼的工作原理。實(shí)驗(yàn)箱簡介（3）3.組合邏輯結(jié)構(gòu)部件：由（編程）組合邏輯芯片（in-systemIC）LC4256V和它的I/O引腳及指令周期指示燈CT0和CT1組成。用于學(xué)習(xí)由組合電路構(gòu)成的指令譯碼器的工作原理，這部分內(nèi)容將在《在系統(tǒng)編程技術(shù)及應(yīng)用》課程中學(xué)習(xí)。

這兩部分各是計(jì)算機(jī)指令的自動譯碼方式之一，任一時刻只能使用一種方式，由撥動開關(guān)KC選擇。實(shí)驗(yàn)箱還提供人工譯碼方式，見輸入通道部分。4可編輯版4.輸入通道：有電鍵和鍵盤兩種形式，是實(shí)驗(yàn)中的主要操作部件。電鍵k0～k15用于人工以電平形式發(fā)出控制命令（機(jī)器指令），k16～K23用來設(shè)定輸入數(shù)據(jù)，這是第三種譯碼方式，用于學(xué)習(xí)“譯碼器”的工作原理。鍵盤用于以代碼形式發(fā)出控制命令（針對實(shí)驗(yàn)箱提供的兩種自動譯碼方式）和數(shù)據(jù)，用于學(xué)習(xí)“機(jī)器指令碼”的實(shí)質(zhì)，進(jìn)而學(xué)習(xí)“程序指令”的控制原理，再進(jìn)而理解“程序”的控制原理，液晶顯示器用于輔助和顯示鍵盤的輸入。實(shí)驗(yàn)箱簡介（4）5可編輯版5.輸出通道：由散布于各處的數(shù)碼管、發(fā)光管和液晶顯示器組成。數(shù)碼管用于指示所在處寄存器的值，發(fā)光管用于指示總線或標(biāo)志位狀態(tài)，液晶顯示器用于顯示鍵盤輸入、機(jī)器狀態(tài)和某些處理結(jié)果。是實(shí)驗(yàn)中觀察操作結(jié)果和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的部件。實(shí)驗(yàn)箱簡介（5）訓(xùn)練有素的實(shí)驗(yàn)者在實(shí)施任何一個操作之前，會事先判斷輸出通道應(yīng)有的反應(yīng)，在實(shí)施操作時會注視輸出通道，以觀測反應(yīng)是否與判斷一致，從而證實(shí)或修正對本次操作的功能的理解，并有機(jī)會抓住奇異現(xiàn)象——“新發(fā)現(xiàn)”的瞬間閃光。養(yǎng)成這樣的工作作風(fēng)會終身受益。6可編輯版6.總線：任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線：設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有DBUS字樣和指示燈。實(shí)驗(yàn)箱簡介（6）數(shù)據(jù)輸入通道：由下部左側(cè)的8位電鍵（K16～k23）賦值，向右轉(zhuǎn)直接連到插座J3；向左連到輸入鎖存器IN，然后連到插座J2；再由8位扁平線把J2或J3同J1相連，使數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件。數(shù)據(jù)輸出通道：由數(shù)據(jù)處理部件的各部件產(chǎn)生數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)總線的（最上面部分）送到輸出鎖存器，經(jīng)數(shù)碼管顯示。7可編輯版地址總線：設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有ABUS字樣和指示燈。地址總線上的信號是存儲器（EM）的地址，而這個地址在這個經(jīng)典機(jī)模型中總是由指令發(fā)出的，所以，ABUS只在PC、EM和MAR間存在。實(shí)驗(yàn)箱簡介（7）8可編輯版控制總線：指令和微指令結(jié)構(gòu)譯碼的控制總線設(shè)備上以白色粗線標(biāo)出走向，并標(biāo)有IBUS字樣和指示燈。組合邏輯譯碼的控制總線沒有標(biāo)出，但實(shí)際上也是這個通路（因?yàn)閾軇娱_關(guān)KC保證二者只有一個工作）。實(shí)驗(yàn)箱簡介（8）人工譯碼（用電鍵）產(chǎn)生的控制總線由實(shí)驗(yàn)者用導(dǎo)線連接。（注意相鄰線使用不同的顏色，以便檢查線路。）9可編輯版7.外圍芯片實(shí)驗(yàn)界面：由數(shù)據(jù)/地址總線接口、顯示單元和擴(kuò)展單元組成。數(shù)據(jù)/地址總線接口以單線接插的形式實(shí)現(xiàn)這兩類總線與外圍芯片的連接。顯示單元以8位數(shù)碼管方式顯示數(shù)據(jù)，以單線接插的形式與外圍芯片的連接。擴(kuò)展單元用于插入外圍芯片，由40腳IC快插插座、單線接插口、常用信號輸出接插口組成。為方便引腳數(shù)少于40的外圍芯片使用，面板上畫出了16、20、40三種引腳對應(yīng)的插孔編號：I16、I20和I40。

連接方法與《數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課相同》。

實(shí)驗(yàn)箱簡介（9）

實(shí)驗(yàn)箱上還有系統(tǒng)復(fù)位鍵、RS232接口、TGAT接口、轉(zhuǎn)移邏輯電路、時鐘發(fā)生電路（CK）、電源等輔助部件。10可編輯版實(shí)驗(yàn)箱基本操作1.啟動：打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)面的電源開關(guān)，各數(shù)碼管顯示不同初值。2.手動模式：按一下實(shí)驗(yàn)箱的復(fù)位按鈕（RST），然后按小鍵盤的（TV/ME）鍵三次，液晶屏顯示“hand……”后進(jìn)入此模式。當(dāng)采用人工譯碼方式時，使用此工作模式。這時控制總線信號由人工用K0～k15產(chǎn)生。數(shù)據(jù)總線的輸入值由人工用K16～k23產(chǎn)生，并經(jīng)J3通過8位扁平線和J1進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件。3.自動模式：實(shí)驗(yàn)箱啟動后或按一下RST按鈕，進(jìn)入此模式。當(dāng)采用自動譯碼方式時，使用此工作摸式。這時數(shù)據(jù)總線的輸入值應(yīng)該事先存入IN寄存器，供系統(tǒng)運(yùn)行時自動讀取，即數(shù)據(jù)輸入路線為：由IN寄存器的輸出產(chǎn)生，經(jīng)J2和8位扁平線從J1進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件。具體操