組上海大學(xué)-計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)-成原理實(shí)驗(yàn)一

計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程

實(shí)驗(yàn)一數(shù)據(jù)傳送實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.理解自然語(yǔ)言形式命令的人工譯碼過(guò)程。2.學(xué)習(xí)系統(tǒng)部件和數(shù)據(jù)總線間傳送數(shù)據(jù)的操作。教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)人工譯碼，學(xué)習(xí)譯碼的基本工作原理。2.通過(guò)人工設(shè)置控制總線上的信號(hào)，理解一條命令的執(zhí)行過(guò)程。1.實(shí)驗(yàn)箱給出的經(jīng)典計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通路一.背景知識(shí)（1）注意：少了手動(dòng)模式的數(shù)據(jù)輸入通路。2.寄存器的構(gòu)成本實(shí)驗(yàn)箱用74HC574（8D型上升沿觸發(fā)器）構(gòu)成各種寄存器。OCCLK內(nèi)部值Q7..Q0功用1X00X↑10不變D7..D0不變不變高阻態(tài)不定內(nèi)部值內(nèi)部值OC為1時(shí)觸發(fā)器的輸出被關(guān)閉在CLK的上跳沿將輸入端的數(shù)據(jù)打入到觸發(fā)器中當(dāng)時(shí)鐘不是上跳沿時(shí)，觸發(fā)器保持內(nèi)部數(shù)據(jù)不變當(dāng)OC=0時(shí)觸發(fā)器的內(nèi)部數(shù)據(jù)輸出一.背景知識(shí)（2）3.寄存器A的構(gòu)成A或門一.背景知識(shí)（3）4.寄存器W的構(gòu)成WW0W1W2W3W4W7W5W6WEN或門一.背景知識(shí)（4）SBSA選擇00R001R110R211R35.寄存器組(R0-R3)的構(gòu)成一.背景知識(shí)（5）二.

實(shí)驗(yàn)任務(wù)將57H寫入A寄存器。將68H寫入W寄存器。將12H寫入R0寄存器，*將23寫入R2，并從寄存器OUT輸出。

（*號(hào)為擴(kuò)展任務(wù)，供學(xué)生選做。）三.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程舉例（1）例：實(shí)驗(yàn)任務(wù)：將數(shù)值A(chǔ)CH寫入R2寄存器（操作的自然語(yǔ)言表述）。第一步、規(guī)劃實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

1.由背景知識(shí)5知：要選擇R2，須使SB、SA分別為高電平和低電平。選用K1和K0分別控制SB和SA，則K1K0＝高電平，低電平。記為K1K0＝10。

2.要使CK上跳沿時(shí)數(shù)據(jù)總線值打入R2，RWR引腳須低電平。選用K2控制它，則K2應(yīng)置于低電平，記為K2＝0。

3.數(shù)據(jù)由K23～K16提供，據(jù)題意將它們置為：

K23～K16＝AC＝10101100（電平為：高低高低高高低低）

4.數(shù)據(jù)總線經(jīng)過(guò)J3進(jìn)入數(shù)據(jù)處理部件（手動(dòng)方式），所以用8位扁平線將J3和J1連接。

第二步、接線：①關(guān)閉電源。②用8位扁平線把J3和J1連接。③用不同顏色的導(dǎo)線分別把K0和SA、K1和SB、K2和RWR連接。④K15～K0全部放在1位，

k23~k16放0位。⑤檢查所有連線和電鍵位置，確信無(wú)誤。第三步、實(shí)驗(yàn)：①注視儀器，打開電源，手不要遠(yuǎn)離電源開關(guān)，隨時(shí)準(zhǔn)備關(guān)閉電源，注意各數(shù)碼管、發(fā)光管的穩(wěn)定性，靜待10秒，確信儀器穩(wěn)定、無(wú)焦糊味。②設(shè)置實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)入手動(dòng)模式。③設(shè)置K2K1K0＝010。④設(shè)置K23～K16＝10101100。⑤注視R2及DBUS的發(fā)光管，按下STEP鍵，應(yīng)看到CK燈滅、R2旁的燈亮。記住看到的實(shí)際顯示情況。⑥放開STEP鍵，應(yīng)看到CK燈亮、R2寄存器顯示AC。記住看到的實(shí)際情況。

⑦關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱電源。

⑧記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象。若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與預(yù)測(cè)不符，則分析現(xiàn)象、查找原因、排除故障、重復(fù)實(shí)驗(yàn)，直到得到預(yù)測(cè)結(jié)果或確信看到“新規(guī)律”。三.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程舉例（2）從這個(gè)例子中可以學(xué)到的知識(shí)：1.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，人理解（分析）命令（自然語(yǔ)言形式）的含義，然后產(chǎn)生控制總線上的信號(hào)，所以在這里人是“指令解碼器或控制器”。2.在本接線形式下，完成這個(gè)操作的“機(jī)器命令”就是K2K1K0=010。若一個(gè)計(jì)算機(jī)控制總線有16條，標(biāo)記為C15～C0，而K2K1K0正好是控制總線的C2C1C0，則這個(gè)操作的機(jī)器命令就是：

11111111

11111010。3.在本實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)CK周期，或說(shuō)一組控制總線信號(hào)，可以完成操作，稱為其為基本操作，（在微程序結(jié)構(gòu)中稱為微指令）。4.可見(微)指令的具體編碼是由控制總線的布線決定的。5.顯然：如果對(duì)一個(gè)器件輸入這個(gè)操作的（某種形式的）（微）命令，這個(gè)器件能輸出對(duì)應(yīng)的01編碼（控制總線上的信號(hào)），這個(gè)器件就是這個(gè)機(jī)器的這條（微）命令的譯碼器或稱控制器。若一個(gè)器件能對(duì)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有基本操作產(chǎn)生正確的控制總線信號(hào)，這個(gè)器件就是這個(gè)型號(hào)計(jì)算機(jī)的指令譯碼器——控制器。目前常用的指令譯碼器有寄存器方式和組合邏輯方式兩種。三.

實(shí)驗(yàn)過(guò)程舉例（3）

四.參考資料實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書P.6～P.16。

五.思考題數(shù)據(jù)送入寄存器和寄存器輸出到數(shù)據(jù)總線的控制信號(hào)有何不同？