計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(安徽中醫(yī)學(xué)院)

實(shí)驗(yàn)一移位寄存器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?/p>

1、了解移位寄存器的硬件電路，驗(yàn)證移位控制與寄存的組合功能。

2、利用寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3、實(shí)現(xiàn)寄存器移位操作，了解通用寄存器的運(yùn)用。

二、實(shí)驗(yàn)原理

I_______________________________________________________________

圖1—1

如圖1—1所示，使用了一片74LS299作為移位發(fā)生器，其中8位輸入/輸出端以8芯扁

任意I1I1I任意I裝數(shù)

說(shuō)明：令CBA=O11時(shí)表中299-B=0。

三、實(shí)驗(yàn)連線

圖1一2

連接實(shí)驗(yàn)電路：

（1）AUJ1與BUSUNIT連接；RJ1與BUSUNIT連接；

（2）SWJ3與BUSUNIT中數(shù)據(jù)總線連接,SW-G與SW-B用-2芯排線連接。

四、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)設(shè)定

在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符

“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（一）移位寄存器置數(shù)

首先置CBA=OOO,然后按下面所列流程圖操作:

"CBA=OOOSO=1CBA=O11

CE=OS1=1CE=O

SW-B=1按單步鍵SW-B=O

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1~T4四拍單周期脈沖

（二）寄存器移位

首先置CBA=011（299-B=0）、SW-B=O,CE=O,然后參照上表改變SO、SI、M的狀態(tài)，按動(dòng)

【單步】命令鍵觀察移位結(jié)果。

（三）移位結(jié)果的寄存

把移位寄存器移位后的內(nèi)容寄存到通用寄存器（以R0為例），首先按圖1-2所示連接實(shí)

驗(yàn)電路。在移位操作后保持CBA=O11（即299-B=0）、置S0=0、Sl=0,令LDRO=1,再按動(dòng)【單

步】命令鍵即可完成移位結(jié)果保存到通用寄存器R0的操作。

（四）移位結(jié)果的讀出

置CBA=100、SW-B=O,CE=O,按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示R0寄存器的內(nèi)容，該內(nèi)

容應(yīng)與移位寄存器的內(nèi)容一致。

實(shí)驗(yàn)二緩沖輸入/鎖存輸出實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?/p>

1、掌握輸入/輸出的硬件電路。

2、了解輸入/輸出的應(yīng)用。

二、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)中所用的輸入/輸出設(shè)備如圖2-K2-2所示。其中輸入設(shè)備有8位帶顯示數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)

經(jīng)一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連。輸出設(shè)備經(jīng)一鎖存器（74LS273）

實(shí)現(xiàn)，該鎖存器的8位輸入端以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連，其鎖存輸出端通過(guò)8芯扁

平線與8個(gè)發(fā)光二極管的顯示接口相連，該顯示接口以二進(jìn)制方式顯示輸出結(jié)果（燈亮表示

該輸出位為1,燈滅表示該輸出位為0）。

r

273

GQD進(jìn)-

74LS245

制-

開(kāi)-

-

關(guān)

T2-

單

元

_」

圖2-1輸入設(shè)備單元

I----------------------------------------------------------------------1

圖2-2輸出設(shè)備單元

三、實(shí)驗(yàn)連線

圖2—3

(1)總線接口連接：用8芯扁平線連接圖中OUTJ0與BUSUNIT的總線接口,

(2)控制線與時(shí)鐘信號(hào)連接：用2芯實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接CS3與OUT-G,

(3)將SWJ3與BUSUNIT中數(shù)據(jù)總線連接,

(4)將SW-G與SW-B用一2芯排線連接。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

輸入設(shè)備緩沖輸入經(jīng)輸出設(shè)備鎖存輸出的實(shí)驗(yàn)步驟如下:

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門(mén)Lf鎖存器鎖存輸出

單元顯示

(00000001)—緩沖輸入—鎖存輸出i=>

(00000001)

CBA=OOOA8=1

CE=OA9=1

SW-B=1按單步鍵

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1、T4四拍單周期脈沖

令CE=O、CBA=OOO,置SW-B=L置A9=l、A8=l,然后將數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)設(shè)置為00000001(01H),

按【單步】鍵產(chǎn)生單周期4拍制脈沖，把數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)所設(shè)定的00000001(01H)鎖存輸出至顯示

接口，8位輸出數(shù)據(jù)燈應(yīng)顯示00000001(01H)；改變數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的設(shè)置，再按【單步】鍵，可把

當(dāng)前數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容鎖存輸出至8位顯示單元顯示。

實(shí)驗(yàn)三運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求

1、掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳輸方式

2、運(yùn)算功能發(fā)生器(74LS181)及進(jìn)位控制的組合功能。

3、要求：完成不帶進(jìn)位及帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，了解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元

的運(yùn)用。

二、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖3T所示。其中運(yùn)算器由兩片74LS181以并/串形式構(gòu)

成8位字長(zhǎng)的ALUo運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)(74LS245)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相

連，運(yùn)算器的2個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器(74LS273)鎖存，鎖存器的輸入亦以8芯扁平

線方式與數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)(INPUTDEVICE)用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，經(jīng)一三態(tài)門(mén)

(74LS245)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈(BUSUNIT)已和數(shù)據(jù)總線相連，用

來(lái)顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。

II匕數(shù)據(jù)總規(guī)

(域運(yùn)算單元念I(lǐng)運(yùn)宜器的出接口

下

B7..

74LS245

A7

F3

ALU<181〉CN*4AUJ<181)

MA3..

進(jìn)進(jìn)

制制

開(kāi)開(kāi)

關(guān)關(guān)

單單

DR1(Z73)CNDRZ(Z73)CX

元D7------------D0元

數(shù)看總線

'@)緩沖輸入

三毒門(mén)245

1???卜

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)

圖3T運(yùn)算器電路原理圖

圖3-1中T2、T4為時(shí)序電路產(chǎn)生的節(jié)拍脈沖信號(hào)，通過(guò)連接時(shí)序啟停單元時(shí)鐘信號(hào)

“nmt”來(lái)獲得，剩余均為電平控制信號(hào)。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先按動(dòng)位于本實(shí)驗(yàn)裝置右中側(cè)的

復(fù)位按鈕使系統(tǒng)進(jìn)入初始待令狀態(tài)，在LED顯示器閃動(dòng)位出現(xiàn)“P.”的狀態(tài)下，按【增址】

命令鍵使LED顯示器自左向右第4位切換到提示符“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀

態(tài)，在該狀態(tài)下按動(dòng)【單步】命令鍵，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖信號(hào)，而LDDR1、LDDR2、

ALU-B、SW-B、S3、S2、SI、SO、CN、M各電平控制信號(hào)用位于LED顯示器上方的26位二進(jìn)

制開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，均為高電平有效。

sB

WB-SWJ3

-

^

SGINPUTDEVICE

W-

圖3-2

按圖3—2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路：

（1）總線接口連接：用8芯扁平線連接圖中AUJ3與BUSUNIT中的數(shù)據(jù)總線,

SWJ3與BUSUINT中數(shù)據(jù)總線連接。

（2）控制線與時(shí)鐘信號(hào)連接：將SW-G與SW與用一2芯排線連接。

四、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作狀態(tài)設(shè)定

在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符

“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（-）算術(shù)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

（1）寫(xiě)操作（置數(shù)操作）

撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)，具體操作步驟如下:

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)寄存器DR2

(01100101)(10100111)(10100111)

CBA=OOOLDDR1=1LDDR1=O

CE=OLDDR2=0LDDR2=1

SW-B=1按單步鍵按單步鍵

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1~T4四拍單周期脈沖

（2）讀操作（運(yùn)算寄存器內(nèi)容送總線）

首先關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)控制端（SW-B=O）,存儲(chǔ)器控制端CE保持為0,令LDDR1=O、LDDR2=O,

然后打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門(mén)（CBA=010）,置M、SO、SI、S2、S3為11111,再按【單步】鍵，數(shù)

據(jù)總線單元顯示DR1的內(nèi)容，若把M、SO、SkS2、S3置為10101,再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)

總線單元顯示DR2的內(nèi)容。

（3）算術(shù)運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）

置CBA=010,CN、M、SO、SI、S2、S3狀態(tài)為101001,按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單

元應(yīng)顯示00001100（OCH）o

（二）進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)

進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖3T所示，其中181的進(jìn)位位進(jìn)入74LS74鎖存器D端，

該端的狀態(tài)鎖存受AR和T4信號(hào)控制，其中AR為進(jìn)位位允許信號(hào)，高電平有效；T4為時(shí)序

脈沖信號(hào)，當(dāng)AR=1時(shí)在T4節(jié)拍將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果鎖存到進(jìn)位鎖存器中，實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控

制實(shí)驗(yàn)。

（1）進(jìn)位位清零操作

在“L”狀態(tài)下，按動(dòng)【復(fù)位】按鈕，進(jìn)位標(biāo)志燈CY“滅”，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)位位的清零操作。

（當(dāng)進(jìn)位標(biāo)志燈“亮”時(shí),表示CY=1）。

（2）用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)

首先關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(mén)（CBA=000）、CE=O,開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)（SW-B=1）,設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，

向DR1存入。。。。（55H）,向DR2存入10101010（AAH）。操作步驟如下:

CBA=000LDDR1=1LDDR1=O

CE=OLDDR2=0LDDR2=1

SW-B=1按單步鍵按單步鍵

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T「T4四拍單周期脈沖

（3）驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算的進(jìn)位鎖存功能

關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(mén)（SW-B=O）、CE=0,使CBA=010,AR=1,置CN、M、SO、SkS2、S3

的狀態(tài)為101001,按【單步】鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元顯示的數(shù)據(jù)為DR1加DR2,若進(jìn)位標(biāo)志

燈CY“亮”，表示有進(jìn)位；反之無(wú)進(jìn)位。

（三）邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)，具體操作步驟如下:

CBA=000IDDR1=1LDDR1=O

CE=OLDDR2=0EDDR2=1

SW-B=1按單步鍵按單步鍵

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1、T4四拍單周期脈沖

邏輯或非運(yùn)算的方法是置CBA=010,M、SO、SI、S2、S3狀態(tài)為11000,按【單步】鍵，

此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00011000（18H）o

六、實(shí)驗(yàn)思考

驗(yàn)證74LS181的算術(shù)邏輯運(yùn)算功能。

在給定DR1=65、DR2=A7的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，按【單步】鍵，觀察運(yùn)算器

的輸出，填入下頁(yè)表格中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。

M=0（算術(shù)運(yùn)算）

M=1

DR1DR2S3S2SIS0CN=1CN=O

（邏輯運(yùn)算）

無(wú)進(jìn)位有進(jìn)位

65A70000F=(65)F=(66)F=(9A)

65A70001F=(E7)F=(E8)F=(18)

65A70010F=(7D)F=(7E)F=(82)

0100F=()F=()F=()

0101F=()F=()F=()

0110F=()F=()F=()

0111F=()F=()F=()

1000F=()F=()F=()

1001F=()F=()F=()

1010F=()F=()F=()

1011F=()F=()F=()

1100F=()F=()F=()

1101F=()F=()F=()

1110F=()F=()F=()

1111F=()F=()F二()

附：74LS181邏輯

方式M=1M=0算術(shù)運(yùn)算

S3S2SISO邏輯運(yùn)算CN=1（無(wú)進(jìn)位）CN=O（有進(jìn)位）

0000F-/'AF=AF=A加1

0001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加1

0010F=/ABF=A+/BF=(A+/B)力口1

0011F=0F二減1（2的補(bǔ)）F=0

0100F=/(AB)F=A加A/BF=A加A/B加1

0101F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加1

0110F=/(A?B)F=A減B減1F=A減B

0111F=A/BF=A/B減1F=A/B

1000F=/A+BF=A加ABF=A加AB加1

1001F二A十BF=A力UBF=A加B加1

1010F二BF=(A+B)加ABF=(A+/B)加AB加1

1011F=ABF=AB減1F=AB

1100F=1F=A加AF=A加A加1

1101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1

1110F=A+BF=(A+/B)力口AF=(A+/B)加A加1

1111F二AF=A減1F二A

注：(1)表中“+”表示邏輯或，“?”表示邏輯異或，“/”表示邏輯非，“AB”表示邏

輯與。

(2)加法運(yùn)算時(shí)，CY=1表示運(yùn)算結(jié)果有進(jìn)位，CY=O表示運(yùn)算結(jié)果無(wú)進(jìn)位；

減法運(yùn)算時(shí)，CY=1表示運(yùn)算結(jié)果無(wú)借位，CY=O表示運(yùn)算結(jié)果有借位

實(shí)驗(yàn)四存儲(chǔ)器和總線實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、熟悉存儲(chǔ)器和總線組成的硬件電路

2、按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用存儲(chǔ)器和總線傳輸數(shù)據(jù)。

@

二

進(jìn)

制

開(kāi)

關(guān)

單

元

三態(tài)門(mén)245

圖4-1存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖

實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器電路原理如圖4-1所示，該靜態(tài)存儲(chǔ)器由一片6116(2Kx8)

構(gòu)成，其數(shù)據(jù)線(D7?DO)以8芯扁平線方式和數(shù)據(jù)總線(D7?DO)相連接，地址線由地址鎖存

器(74LS273)給出，該鎖存器的輸入/輸出通過(guò)8芯扁平線分別連至數(shù)據(jù)總線接口和存儲(chǔ)器地

址接口。地址顯示單元顯示AD7?ADO的內(nèi)容。數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)一三態(tài)門(mén)(74LS245)以8芯扁平線

方式連至數(shù)據(jù)總線接口，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。6116有3根控制線：CS(片選線)、0E(讀

線、WR（寫(xiě)線）。當(dāng)片選有效CS=O時(shí)，0E=0時(shí)進(jìn)行讀操作，WR=O時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。本實(shí)驗(yàn)中

將0E引腳接地，在此情況下，當(dāng)CS=O、WR=1時(shí)進(jìn)行讀操作，CS=O、WR=O時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作，其

寫(xiě)時(shí)間與T3脈沖寬度一致。實(shí)驗(yàn)時(shí)T3脈沖由【單步】命令鍵產(chǎn)生，其它電平控制信號(hào)由二

進(jìn)制開(kāi)關(guān)模擬，其中CE、SW-B、LDAR為高電平有效，而WE為讀/寫(xiě)（W/R）控制信號(hào)，當(dāng)WE=O

時(shí)進(jìn)行讀操作，當(dāng)WE=1時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。

三、實(shí)驗(yàn)連線

圖4-2

按圖4—2所示，連接實(shí)驗(yàn)電路：

（1）總線接口連接：用8芯扁平線連接圖中A7—A0與地址總線ADDRE-UNIT之間連接,

將ADJ5與數(shù)據(jù)總線BUSUNIT之間連接，

（2）控制線與時(shí)鐘信號(hào)連接：用雙頭實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接CE與RAM-CS,

（3）SWJ3與BUSUINT中數(shù)據(jù)總線連接,

（4）將SW-G與SW-B用一2芯排線連接。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符

“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。（若當(dāng)前處“L”狀態(tài)，本操作可略）。

（）內(nèi)部總線數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器

給存儲(chǔ)器的00、01、02、03、04地址單元中分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)11、12、13、14、15,具體操

作步驟如下（以向00地址單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)11為例）：

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)地址寄存器AR

三態(tài)門(mén)

(00000000)(00000000)

CBA=000LDAR=1

CE=0按單步鍵

SW-B=1

存儲(chǔ)器RAM<=□三態(tài)門(mén)u數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)

(00010001)(00010001)

CE=1LDAR=0

WE=1CBA=000

按單步建SW-B=1

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1、T4四拍單周期脈沖

(-)讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)到總線上

依次讀出第00、01、02、03、04號(hào)單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前面

寫(xiě)入的一致。具體操作步驟如下(以從00地址單元讀出數(shù)據(jù)11為例)：

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)

n

(00000000)

CBA=000U)AR=1SW-B

CE=0按單步鍵CE=1

SW-B=1WE=O

單

LD技AK

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T「T4四拍單周期脈沖

實(shí)驗(yàn)五指令部件模塊及判零實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成方式。

2、熟悉指令產(chǎn)生的原理。

3、按照實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，完成將數(shù)據(jù)打入IR寄存器的數(shù)據(jù)打入PC指針式寄存

器,PC指針自動(dòng)加1。

4、熟悉判零線路的硬件。

二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

1、指令部件模塊的構(gòu)成

一數(shù)據(jù)總線「

r?

_三態(tài)門(mén)(245)

_二

_進(jìn)

_制

_開(kāi)

_關(guān)

_Q3...Q0

_單PC(163)PC(163)

元D7,??D4D3???D。

」

__|lAND

_

T3

數(shù)據(jù)總線

圖5-1程序計(jì)數(shù)器單元

SE5???SE0

@

/1710\

指

令

>IR(273)寄

存

器

數(shù)據(jù)總線

圖5-2指令寄存器單元

「81運(yùn)算器進(jìn)位位

AND

74LS245

圖5-3寄存器判零原理圖

三、實(shí)驗(yàn)連接

總線接口連接：用6芯扁平線連接17-72與SE5-SE0總線接口，用8芯排線將ADJ6與BUS

UNIT數(shù)據(jù)總線連接，將AUJ3與BUSUNIT中的數(shù)據(jù)總線連接，將SWJ3與BUSUNIT中數(shù)據(jù)

總線連接，將SW-G與SW-B用一2芯排線連接,將CYCZ和FCFZ連上。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、程序計(jì)數(shù)器的裝入與讀出

在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下按動(dòng)【增址】命令鍵，使LED顯示器自左向右第4位顯示提示符

“L”，表示本裝置已進(jìn)入手動(dòng)單元實(shí)驗(yàn)狀態(tài)。

（?）程序計(jì)數(shù)器（PC值）的置數(shù)、輸出與加1

（1）PC值的寫(xiě)入

撥動(dòng)二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向程序計(jì)數(shù)單元置數(shù)（置數(shù)燈亮表示它所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)位為“1”、反

之為零）。具體操作步驟圖示如下:

收解開(kāi)關(guān)段序計(jì)款第元

(OOUUUDUU)（ononoono）

LDMr：I

LDPC=1

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1~T4四拍單周期脈沖

（2）PC值的讀出

關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)（SW-B=O）、CE保持為0、L0AD=0、LDPC=0、CBA=001（打開(kāi)PC-B緩沖

輸出門(mén)），按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00000000；

（3）PC值送地址寄存器并加1

在保持PC值讀出的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，置LDAR=1、LDPC=1,按【單步】命令鍵，在T3節(jié)拍把

當(dāng)前數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容（即PO打入地址鎖存器，地址總線單元的顯示器應(yīng)顯示00H,在T3

節(jié)拍的上升沿PC計(jì)數(shù)器加1,PC單元的顯示器應(yīng)顯示01H。

2、指令碼的鍵入與散轉(zhuǎn)

按動(dòng)“增址”命令鍵使工作方式提示位顯示“H”，表示本裝置已經(jīng)進(jìn)入按鍵操作狀態(tài)。

鍵入數(shù)字鍵“A”（微地址寄存器代號(hào)），然后按動(dòng)“寄存”命令鍵進(jìn)入微地址編輯狀態(tài)，再鍵

入測(cè)試地址“08H”，觀察位于紅色撥碼開(kāi)關(guān)右下方的六位綠色微地址的指示，然后按“返回”

命令鍵退出當(dāng)前操作。

鍵入數(shù)字鍵“7"（IR寄存器代碼），然后按動(dòng)“寄存”命令鍵進(jìn)入操作碼讀寫(xiě)狀態(tài)，再鍵

入圖5-3微控制流程規(guī)定的操作碼“20H、40H、60H、80H,0A0H”中的任一數(shù),然后按“返

回”命令鍵退出當(dāng)前操作。

在閃動(dòng)的“P.”狀態(tài)下，直接鍵入“微址”命令鍵，六位綠色地址燈和LED顯示器右邊

兩位同時(shí)顯示與IR指示寄存器存放的操作碼相對(duì)應(yīng)的后繼微地址，若IR指令寄存器的內(nèi)容

為20H,顯示的后繼微地址為09H,若IR指令寄存器的內(nèi)容分別為：40H、60H、80H、0A0H,

則顯示的后繼地址分別為：OAH、OBH、OCH、0DHo

程序計(jì)數(shù)器（PC值）的裝入與自動(dòng)加1。

運(yùn)行微程序

圖5-4微程序流程圖

3、寄存器的判零

(1)用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)

首先關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(mén)(CBA=OOO)、CE=O,開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)(SW-B=1),設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)。

例如向DR1、DR2均存入00000001(01H)。具體操作步驟如下：

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)寄存器寄存器

n三態(tài)門(mén)nDRlDR2

(00000001)(00000001)(00000001)

"CBA=OOO"lHDRl=l-"LDDR1=O-

CE=OLDDR2=0LDDR2=1

SW-B=1按單步鍵按單步鍵

注：【單步】鍵的功能是啟動(dòng)時(shí)序電路產(chǎn)生T1~T4四拍單周期脈沖

(2)DRkDR2輸入數(shù)據(jù)的檢查

檢查中DR1、DR2存入的數(shù)據(jù)是否正確，具體操作：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(mén)(SW-B=0),

打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門(mén)(CBA=010),當(dāng)置S3、S2、SI、SO、M為11111時(shí)，數(shù)據(jù)總線單元顯示

DR1的內(nèi)容00000001,當(dāng)置為10101,再按【單步】鍵，數(shù)據(jù)總線單元顯示DR2的內(nèi)容00000001。

(3)進(jìn)位標(biāo)志清零

首先關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)控制端(SW-B=O),S3、S2、SI、SO、M的狀態(tài)置為00000,AR狀態(tài)

置為1,按動(dòng)【單步】命令實(shí)現(xiàn)進(jìn)位標(biāo)志的清零。

(4)帶進(jìn)位減法運(yùn)算

令SW-B=O、CE=O,置CBA=010、AR=1,置CN、M、SO、Sl>S2、S3為000110,按【單步】

鍵，此時(shí)數(shù)據(jù)總線單元應(yīng)顯示00000000(OOH)O

注：181運(yùn)算器作減法運(yùn)算時(shí)，有借位CY=0,無(wú)借位CY=1。

(5)寄存器判零

在保持帶進(jìn)位減法運(yùn)算所設(shè)置的狀態(tài)下，令A(yù)R=1,按【單步】鍵，若零標(biāo)志燈“亮”，

表示當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果為零；反之零標(biāo)志燈“滅”，表示當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果不為零。

實(shí)驗(yàn)六基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、在掌握部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成系統(tǒng)地構(gòu)造一臺(tái)基本模型計(jì)算

機(jī)。

2、為其定義5條機(jī)器指令，并編寫(xiě)相應(yīng)的微程序，上機(jī)調(diào)試掌握整機(jī)概念。

二、實(shí)驗(yàn)原理

部件實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，各部件單元的控制信號(hào)是以人為模擬產(chǎn)生為主，而本次實(shí)驗(yàn)將能在微

程序控制下自動(dòng)產(chǎn)生各部件單元的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)特定指令的功能。這里，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通路

的控制將由微程序控制器來(lái)完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機(jī)器指令到指令執(zhí)行結(jié)束的一個(gè)指

令周期全部由微指令組成的序列來(lái)完成，即一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)一個(gè)微程序。

本實(shí)驗(yàn)采用五條機(jī)器指令：IN（輸入）、ADD（二進(jìn)制加法）、STA（存數(shù)）、OUT（輸出）、

JMP（無(wú)條件轉(zhuǎn)移），其指令格式如下（前三位為操作碼）：

助記符機(jī)器指令碼說(shuō)明

INR0,SW00100000數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)狀態(tài)一R0

ADDRO,[addr]01000000XXXXXXXXR0+[addr]^R0

STA[addr],RO01100000XXXXXXXXR0-[addr]

OUT[addr]rLED10000000XXXXXXXX[addr]—>LED

JMPaddr10100000XXXXXXXXaddr—PC

其中IN為單字節(jié)（8位），其余為雙字節(jié)指令，XXXXXXXX為addr對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制地址碼。

根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通路框圖，如圖6T所示。系統(tǒng)涉及到的微程序流程見(jiàn)圖6-2,當(dāng)

擬定“取指”微指令時(shí)，該微指令的判別測(cè)試字段為P（l）測(cè)試。由于“取指”微指令是所有

微程序都使用的公用微指令，因此P（D的測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)多路分支。本機(jī)用指令寄存器的前3

位（IR7~IR5）作為測(cè)試條件，出現(xiàn)8路分支，占用8個(gè)固定微地址單元。

下面介紹指令寄存器（IR）：指令寄存器用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條

指令時(shí)，先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)總線上，然后再傳送至指令寄存器。指令劃分為操作碼和地

址碼字段，由二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，為了執(zhí)行任何給定的指令，必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試P（D，通過(guò)

節(jié)拍脈沖T4的控制以便識(shí)別所要求的操作。指令寄存器”根據(jù)指令中的操作碼譯碼強(qiáng)置微控

器單元的微地址，使下一條微指令指向相應(yīng)的微程序首地址。

本系統(tǒng)有兩種外部I/O設(shè)備，一種是二進(jìn)制代碼開(kāi)關(guān)，它作為輸入設(shè)備（INPUTDEVICE）；

另一種是LED塊，它作為輸出設(shè)備（OUTPUTDEVICE）。例如：輸入時(shí)，二進(jìn)制開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)直接經(jīng)

過(guò)三態(tài)門(mén)送到外部數(shù)據(jù)總線上，只要開(kāi)關(guān)狀態(tài)不變，輸入的信息也不變。輸出時(shí)，將輸出數(shù)

據(jù)送到外部數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)LDED有效時(shí)，將數(shù)據(jù)打入輸出鎖存器，驅(qū)動(dòng)LED顯示。

運(yùn)行微程序

圖6-2基本模型機(jī)微程序流程圖

按照系統(tǒng)建議的微指令格式，參照微指令流程圖,將每條微指令代碼化,譯成二進(jìn)制代

碼表，并將二進(jìn)制代碼表轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制格式文件。

本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的機(jī)器指令程序如下：

地址（二進(jìn)制）內(nèi)容（二進(jìn)制）助記符說(shuō)明

000000100000INRO.SW數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)內(nèi)容一R0

000101000000ADDRO,[09H]R0+[09H]-*R0

001000001001

001101100000STA[OBH],R0RO-[OBH]

010000001011

010110000000OUT[0BH1.LED[OBH]-LED

011000001011

011111000000JMP00H00H-PC

100000000000

100101010101用戶自定義

101010101010用戶自定義

1011求和結(jié)果存放單元

將微代碼流程圖代碼化，本實(shí)驗(yàn)給出的微程序二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制格式文件。機(jī)

器指令及微程序按照規(guī)定的格式編寫(xiě)成十六進(jìn)制格式文件，程序清單如下：

機(jī)器指令格式說(shuō)明（"P”代表機(jī)器指令）:

PXXXX

；地址機(jī)器代碼

P0020INR0,SW

P014009ADDR0,[09H]

P03600BSTA[OBH],R0

P05800BOUT[OBH],LED

P07A000JMPOOH

P0955

POAAA

；32位微控制代碼說(shuō)明（"M"代表微指令）:

;MXXXXXXXXXX

;微地址32位微指令代碼

M0000000080空操作

M0120006040PC-AR,PC+1

M0200801012RAM-IR

M0300804020RAM-*AR

M04008008A0RAM-DR2

M0580000460R0-DR1

M0640290280DR1+DR2-R0

M0700804068RAM-AR

M0800000080用戶自定義單元

M0900000281SW-R0

MOA200060C0PC-AR,PC+1

MOB200060E0PC-AR,PC+1

M0C200060C8;PC-AR,PC+1

MOD200060A8;PCfAR,PC+1

MOE200060E8;PC—AR,PC+1

MOF20006098;PC-AR,PC+1

MIO00402089;SW-PC

MH20006048;PC-AR,PC+1

M1200800189;SW-RAM

M1300804028;RAM-AR

M1403800080;RAM-LED

M1500CO2080;RAM-PC

M1680800180;R0-RAM

三、實(shí)驗(yàn)方法

(-)實(shí)驗(yàn)連線：將前面五個(gè)實(shí)驗(yàn)的13根連線全部連接上

(二)單機(jī)實(shí)驗(yàn)

機(jī)器程序和與其對(duì)應(yīng)的微控制程序的寫(xiě)入：

a、若在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，首先應(yīng)打開(kāi)mxjl.abs(模型機(jī)㈠機(jī)器指令及對(duì)應(yīng)微指令代碼文件),

然后點(diǎn)擊圖標(biāo)開(kāi)始裝載，一旦屏幕自動(dòng)彈出動(dòng)態(tài)調(diào)試窗口表示代碼及微代碼已下載成功,

便可進(jìn)入在線集成調(diào)試環(huán)境。然后點(diǎn)擊工具欄圖標(biāo)運(yùn)行指令。

b、用【裝載】命令鍵快速準(zhǔn)確裝入微控制程序

(1)操作方法是在閃動(dòng)的“P.”下，鍵入數(shù)字鍵“1”(基本模型機(jī)代號(hào))，然后再鍵入

【裝載】命令鍵，實(shí)驗(yàn)裝置自動(dòng)裝載由數(shù)字鍵定義的模型機(jī)機(jī)器程序及與其對(duì)應(yīng)的微控制程

序，裝載完畢自動(dòng)返“P.”待令。

(2)運(yùn)行程序

單步微指令

鍵入數(shù)字鍵00(PC地址從00H開(kāi)始)，然后每按動(dòng)一次【單步】命令鍵，運(yùn)行一條微指

令。對(duì)照微程序流程圖，觀察微地址顯示燈是否和流程一致。當(dāng)運(yùn)行結(jié)束后，可檢查存數(shù)單

元(0B)中的結(jié)果是否和理論值一致。

附錄鍵盤(pán)與顯示系統(tǒng)的使用

1鍵盤(pán)簡(jiǎn)介

Dais-CMH+實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)配有?個(gè)4x8鍵盤(pán)（見(jiàn)下圖）、8位LED顯示，鍵的設(shè)置和命名以Dais系列

接口實(shí)驗(yàn)裝置的鍵盤(pán)為基礎(chǔ)，鍵盤(pán)的管理模式及顯示器的顯示規(guī)則以TB801B為基準(zhǔn)，光標(biāo)閃動(dòng)、一鍵

多用、設(shè)置靈活、使用方便，其操作平臺(tái)的智能化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品，是目前國(guó)內(nèi)較為理想的按

鍵式操作系統(tǒng)。

1.1鍵盤(pán)部分

1.1.1鍵盤(pán)示意圖

IRINOUTuadRAMPCALUEXEC

789A存貯計(jì)數(shù)運(yùn)算運(yùn)行

R2CNARPCREGINuaSTOP

456B寄存輸入微址宏單

DR2ROR1BUSLASTOUTRDSTEP

123C減址輸出讀單步

DR1RAM299ALUNEXTmovWRMON

0FED增址裝載寫(xiě)返回

1.1.2鍵盤(pán)功能簡(jiǎn)介

⑴在32個(gè)按鍵中，左邊16個(gè)數(shù)字鍵0~F,用于輸入地址，數(shù)據(jù)或機(jī)器碼。寄存器、暫存器、狀態(tài)

寄存器、PC地址、微地址等也用數(shù)字表示，其名稱在數(shù)字鍵右上角，詳見(jiàn)下表：

名稱DR1DR2ROR1R2CNARIRINTOUTUAPCBUSALU299BRAM

代號(hào)0123456789ABCDEF

⑵右邊十六個(gè)功能鍵，這16個(gè)功能鍵的定義及作用分別是:

存貯進(jìn)入程序存諸器讀/寫(xiě)

寄存進(jìn)入寄存器讀/寫(xiě)

減址地址減1（讀上一個(gè)字節(jié)）

增址設(shè)置工作模式/地址加1（讀下一個(gè)字節(jié)）

計(jì)數(shù)PC計(jì)數(shù)

輸入8位置數(shù)開(kāi)關(guān)緩沖輸入

輸出8位數(shù)據(jù)鎖存輸出

裝載微程序裝載

運(yùn)算運(yùn)算器緩沖輸入

微址微地址測(cè)試

讀微程序存諸器讀/及緩沖輸入單元讀

寫(xiě)B(tài)US總線鎖存輸出

運(yùn)行全速運(yùn)行PC程序

宏單執(zhí)行一條程序指令/暫停

單步執(zhí)行一條微指令

返回退出當(dāng)前操作返回初始待令狀態(tài)

2鍵盤(pán)控制程序簡(jiǎn)介

2.1鍵盤(pán)監(jiān)控工作狀態(tài)

用戶可以通過(guò)其32個(gè)鍵向本系統(tǒng)發(fā)出各種操作命令，大多數(shù)鍵有2個(gè)以上功能，而沒(méi)有上下檔鍵之

分，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)到底進(jìn)行什么操作，不僅與按什么鍵有關(guān)，也與當(dāng)前實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所處的工作狀態(tài)有關(guān).“工作

狀態(tài)”在操作中是一個(gè)重要的概念，下面作有關(guān)介紹。

2.2.初始待令狀態(tài)

在初始待令狀態(tài)8位LED顯示器顯示：

亞E0里工

'--V--''--7--'------7------‘

I-------初始時(shí)全暗

-------------閃動(dòng)提示符

--------------------方式提示符

-----------------------------系列號(hào)縮寫(xiě)

其中高3位是Dais-CMH+/CMH的型號(hào)縮寫(xiě)、自左向右第4位顯示系統(tǒng)當(dāng)前工作模式、第5位為光

標(biāo)閃動(dòng)位，顯示提示符——“P”，表示實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于初始待令狀態(tài)。

（―）建立初始狀態(tài)的途徑：

⑴實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接通電源后自動(dòng)進(jìn)入初始待命狀態(tài)，光標(biāo)閃動(dòng)位顯示提示符——“PJ；

⑵按動(dòng)位于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)右中側(cè)的紅色復(fù)位按鈕，強(qiáng)迫系統(tǒng)退出當(dāng)前操作無(wú)條件地返回初始待令狀態(tài)，

光標(biāo)閃動(dòng)位顯示提示符——“R”。

⑶在大多數(shù)情況下按【返回】命令鍵，也可以使本機(jī)進(jìn)入初始待命狀態(tài)。

（二）在初始待命狀態(tài)可以進(jìn)行的操作：

⑴按任一數(shù)字鍵，進(jìn)入待命狀態(tài)0,并顯示該鍵入數(shù)；

⑵按【增址】命令鍵，設(shè)定系