《计算机组成原理》实验教学教案(2)

2018-11-19 20:59

(1)ALUBUS连EXJ3;

(2)ALUO1连BUS1; (3)SJ2连UJ2;

(4)跳线器J23上T4连SD;

(5)AR跳线器拨在左边,同时开关AR拨在\电平。 (6)MBUS连BUS2; (7)EXJ1连BUS3;

(8)跳线器J22的T3连TS3; (9)跳线器J16的SP连H23;

(10)跳线器LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB、CE、WE、LDAR拨在左边(手动位置)。 (11) “运行方式”开关置为“单步” 3、实验步骤

(1)连接实验线路,仔细查线无误后接通电源。

(2)形成时钟脉冲信号T3

(3)用二进制数码开关KD0~KD7向DR1和DR2寄存器置数。

(4)检验DR1和DR2中存入的数据是否正确(利用算术逻辑运算功能发生器 74LS181的逻辑功能,即M=1,F=A或F=B实现),之后完成求和运算(即M=0,F=A+B)。

(5)设置存储器单元地址,向该单元写入结果。

(6)将存储器中该单元的内容输出到数据输出LED上显示。

具体操作如下图所示:

1.将35H通过开关KD7~KD0置入。

ALUB=1 LDDR1=1 KD7~KD0 SWB=0 LDDR2=0 T4

2.将48H通过开关KD7~KD0置入。

KD7~KD0 ALUB=1 LDDR1=0 SWB=0 LDDR2=1 T4

3.实现求和运算 SWB=1 MS3~S0=01001 ALUB=0 cn=1

4.结果存入存储器00H单元。

DR1 DR2 LZD7~LZD0=01111101

ALUB=1 SWB=1 KD7~KD0=00H CE=1 SWB=0 LDAR=1 T3 SWB=1 ALUB=0 CE=0 WE=1 LDAR=0 T3 5.验证存放结果。

ALUB=1 SWB=1 KD7~KD0=00H CE=1 SWB=0 LDAR=1 T3 LZD7~LZD0= 01111101(7DH) SWB=1 CE=0 WE=0 LDAR=0

实验四 微程序控制器实验

一、实验目的

(1)掌握时序信号发生电路组成原理; (2)掌握微程序控制器的设计思想和组成原理; (3)深入掌握微指令、微命令、微程序的概念; (4)掌握微程序的编制、写入,观察微程序的运行。 二、实验要求

(1)熟悉机器指令、程序、存储器、微指令、微程序、控制存储器的概念; (2)波形正确、测量数据要求准确; (3)写出实验报告。 三、实验内容 1、实验原理

实验所用的时序电路由可产生4个等间隔的时序信号TS1~TS4 ,其中SP为时钟信号,由实验机上时钟源提供,可产生频率及脉宽可调的方波信号。为了便于控制程序的运行,时序电路发生器设计了一个启停控制触发器UN1B,使TS1~TS4信号输出可控。\运行方式\、\运行控制\、\启动运行\三个信号分别是来自实验机上三个开关。当\运行控制\开关置为\运行\,\运行方式\开关置为\连续\时,一旦按下\启动运行\开关,运行触发器UN1B的输出QT一直处于\状态,因此时序信号TS1~TS4将周而复始地发送出去;当\运行控制\开关置为\运行\,\运行方式\开关置为\单步\时,一旦按下\启动运行\开关,机器便处于单步运行状态,即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机。利用单步方式,每次只运行一条微指令,停机后可以观察微指令的代码和当前微指令的执行结果。另外,当实验机连续运行时,如果\运行方式\开关置\单步\位置,也会使实验机停机。

2、 微程序控制电路

微程序控制器的组成,其中控制存储器采用3片E2PROM2816芯片,具有掉电保护功能,微命令寄存器18位,用两片8D触发器74LS273和一片4D触发器74LS175组成。微地址寄存器6位,用三片正沿触发的双D触发器74LS74组成,它们带有清\端和预置端。在不判别测试的情况下,T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻进行测试判别时,转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为\状态,完成地址修改。

在该实验电路中设有一个编程开关,它具有三种状态:写入、读出、运行。当处于\写\状态时,学生根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控

制存储器2816中。当处于\读\时,可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证,从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于\运行\状态时,只要给出微程序的入口微地址,则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门,目的是隔离触发器的输出,增加抗干扰能力,并用来驱动微地址显示灯。 3、实验步骤

(1) 根据机器指令画出对应的微程序流程图;

(2)根据微程序流程图设计微指令,并按微指令格式转换成二进制代码。 (3)实验接线

①跳线器J20、J21连上短路片; ②跳线器J16上SP连H23; ③UJ1连UJ2。

(4)仔细查线无误后接通电源 (5)观测时序信号

用双踪示波器观察方波信号源的输出。方法如下:将\运行控制\开关置为\运行\、\运行方式\开关置为\连续\。按动\启动运行\开关,从示波器上可观察各点的波形,比较它们的相互关系,画出其波形,并标注测量所得的脉冲宽度。 (6)进一步了解微程序控制器的工作原理

① 写微程序 A“编程开关”置为“写入”状态。 B“运行控制”开关置为“运行”,“运行方式”开关置为“单步”状态。 C用二进制模拟开关UA0~UA5置6位微地址,UA0~UA5的电平由

LK0~LK5显示,高电平亮,低电平灭。

D用二进制模拟开关MK1~MK24置24位微代码,24位微代码由LMD1~LMD24显示灯显示,高电平亮,低电平灭。

E.按动\启动运行\开关,启动时序电路,即可将微代码写入到E2PROM 2816的相应地址单元中。

F重复C-E步骤,将微代码全部写入E2PROM 2816中。

② 读微程序

A.将“编程开关”设置为“读”状态。 B.“运行控制”开关置为“运行”,“运行方式”开关置为“单步”状态。 C. 用二进制模拟开关UA0~UA5置6位微地址。

D. 按动“启动运行”开关,启动时序电路,读出微代码,观察显示灯LMD1~LMD24的状态,检查读出的微代码是否与写入的相同,如果不同,则将“编程开关”置为“写”状态。重新执行①即可。

③ 单步运行 A.“编程开关”置于“运行”状态。 B.“运行控制”开关置为“运行”,“运行方式”开关置为“单步”状态。 C.系统总清,即“总清”开关拨0→1,使微地址寄存器U14~U16清零,从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制)。

D.按动“启动运行”开关,启动时序电路,则每按动一次,读出一条微指令后停机,此时实验机上的微地址显示灯和微程序显示灯将显示所读出的一条指令。

④连续运行

A.将“编程开关”置为“运行”状态。 B.“运行控制”开关置为“运行”,“运行方式”开关置为“连续”状态。 C.系统总清,即“总清”开关拨0→1。使微地址寄存器U14~U16清零,从而明确本机的运行入口微地址为000000(二进制)。

D.按动“启动运行”开关,启动时序电路,则可连续读出微指令。


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