《计算机组成原理》实验指导书
该属性页用来设臵工具栏的一些特性，如果勾上“显示关于工具栏的提示（T）”，使鼠标在某一按钮上停留片刻，则会显示该按钮的作用提示条。如果勾上“在屏幕提示中显示快捷方式（K）”，则在显示按钮作用提示条时还会显示该按钮的快捷键。
大图标：使工具栏按钮显示为大图标。
五．实验程序清单
在安装程序后，系统会将实验指导书中的实验程序对应的存盘文件拷贝到安装目录下\\CMPP\\Sample 目录中，其对应文件分别为：
EX.TXT EX1.TXT EX2.TXT EX3.TXT 8255.TXT 8253.TXT 8259.TXT RISC.TXT CHD.TXT LSH.TXT
计算机系统认识实验机器指令及微指令存盘文件 简单模型机实验机器指令及微指令存盘文件
带进位移位模型机实验机器指令及微指令存盘文件 复杂模型机实验机器指令及微指令存盘文件 扩展8255 实验机器指令及微指令存盘文件 扩展8253 实验机器指令及微指令存盘文件
具有中断处理功能模型机实验机器指令及微指令存盘文件 基于RISC 处理器构成的模型机机器指令存盘文件
基于重叠技术构成的模型机实验机器指令及微指令存盘文件 基于流水技术构成的模型机实验机器指令存盘文件
对于实验中的所有CPLD 应用实验的源程序也都安装于\\CMPP\\CPLD 目录中，其对应
文件目录分别为：ALU_ABL 以ABEL 语言描述的并行加法器实验ALU_P 以原理
图描述的并行加法器设计实验MULTIPLY 乘法器实验1032FIFO FIFO 实验COM_LOC 硬布线控制器实验BUS_CTR 总线控制实验MICROP 用CPLD 实现模型计算机的设计实验 8259 8259 实验RISC RISC 实验
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CHD1032 重叠实验 LSH1032 流水实验
六．注意问题
在使用的过程中可能会碰到一些常见问题，现列出来须加以注意：
1．启动应用程序时报告串口初始化失败。这说明当前串口已经被别的应用程序占用，或该串口不存在，您可以关闭占用串口的程序或换一个串口试试，如果提示问题依旧，请重新启动计算机再运行程序。
2．程序启动时报告串口通讯失败。这说明当前程序已完成对串口的初始化工作，但是上位机和下位机的连接不正常，请确认下位机电源已经打开，串口线两端接触良好，上位机串口连接在软件设定的串口号上，一切没问题后再进行一次串口测试，可以得到测试报告。
3．测试功能不能使用。因为系统测试功能只针对复杂模型机数据通路图而言，所以只有在您打开复杂模型机数据通路图后才可以进行系统测试，系统测试应在下位机按实验要求将实验连线连好后才进行。
4．示波器游标不能快速移动。实际上您可以通过鼠标将游标拽动任何合法的位臵，当您将鼠标光标移动到游标附近时光标会变成拽取状，此时按下鼠标左键就可以拖动游标了。
5．输出区和指令区不能相互重叠。在拖动输出时按下Ctrl 键，就可以将两个区域重叠起来了。 6．单节拍运行程序之后不能修改机器指令或微指令。在单节拍运行模式下是不允许您修改机器指令或微指令的，只有在退出单节拍模式后才能修改，退出单节拍模式就是将当前指令周期执行完。
7．在连续运行程序时按下停止时没有立即停止运行。在复杂模型机通路图中连续运行是以单步机器为单位的，所以即使按下停止运行按钮，系统也不会立即停止，而是要将当前机器指令执行完。在其他的通路图中，连续运行是以指令周期为单位的，因按下停止运行按钮后，系统会将当前指令周期执行完后才停止。
8．示波器测量波形时显示不稳定。在这种情况下您可以通过放大或缩小波形来加以调节，当然最好的办法就是暂停波形显示，这样显示的波形就不会闪动。
9．做基于流水技术构成模型计算机的实验时注意问题在做基于流水技术构成模型计算机的实验时，由于本实验不需要微程序，当每次选择流水数据通路图时系统先将微程序的的00H、01H 两个单元的内容改为所需要的值。而实验中对于这两个单元中的微程序不能随意改变，软件需要使用。
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第2章 实验内容
实验1 系统认识实验
一．实验目的
1．搭建并操作一个最基本的模型计算机。 2．建立对计算机组成及其原理的基本认识。
二．实验设备
1．TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一套。 2．PC 微机一台。
三．实验原理
1．一台简单模型计算机的结构
为了更好地理解计算机的各组成部件是如何相互配合进行工作的，我们将设计一个最基
本的模型计算机。根据前面小节的知识，我们将算术逻辑运算器、控制器、寄存器、内部总 线等部件搭接起来构成一个CPU，然后再加上存储器、输入设备、输出设备即构成一台完整 的模型计算机。其逻辑框图见图1.4-1。
图1.4-1 模型机逻辑框图
其中ALU 为运算器、DR1、DR2 为工作暂存器、R0 为通用寄存器、AR 为地址寄存器、 PC 为程序计数器、IR 为指令寄存器、TIME 为时序发生器、MEM 为程序存储器、INPUT 为 输入设备、OUTPUT 为输出设备、MC 为微程序控制器。 2．模型计算机的程序
本系统设计了四条指令，构成了此模型计算机的指令系统，即： 助记符 IN ADD addr OUT JMP addr
机器指令码 0000 0000
说 明 INPUT→R0
R0+[addr]→R0 R0→LED
addr→PC
0001 0000 ×××××××× 0010 0000 0011 0000 ××××××××
应用该指令系统可以编写一段反映计算机操作的指令序列，它们就构成了所谓的计算机
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程序，并将其以二进制存放在主存储器的连续的单元中。计算机通过连续运行该段程序，就 可以解决各种复杂的计算或是控制问题。 3．微程序Microprogram
为实现以上计算机程序的操作，控制器对应于每一条机器指令都需要进行一系列的微操 作来完成该机器指令的操作。一个微操作则对应一条微指令。如果控制器采用最普遍使用的 微程序控制器，则一条机器指令的操作就需要一系列微指令来完成。它们构成计算机的微程 序并且是以二进制数的形式存放在控制存储器的存储单元中。与以上机器指令对应的微操作 内容如表1.4-1 所示。
表1.4-1 机器指令对应的微操作 机器指令助记符 微操作 ① PC?AR，PC+1?PC ② RAM?BUS，BUS?IR ③ INPUT?R0 ① PC?AR，PC+1?PC ② RAM?BUS，BUS?IR ③ PC?AR，PC+1?PC ④ RAM?BUS，BUS?DR2 ⑤ R0?DR1 ⑥ [DR1]+[DR2] ?R0 ① PC?AR，PC+1?PC ② RAM?BUS，BUS?IR ③ R0?OUTPUT ① PC?AR，PC+1?PC ② RAM?BUS，BUS?IR ③ PC?AR，PC+1?PC ④ RAM?BUS，BUS ?PC 预备取指 取指 向R0 中输入一个数 预备取指 取指 预备取数据 取数据送入DR2 将R0 中的数送入DR1 两数相加，结果送入R0 预备取指 取指 将结果输出显示 预备取指 取指 预备取数据 取数据送入PC 说明 IN R0 ADD X,R0 OUT R0 JMP 00 四．实验步骤
1．构造一台模型计算机
首先，参照图1.4-2，在教学实验系统中使用连接导线（排线）将模型计算机的各个部件 连接在一起，构成一台完整的模型计算机。连接图中凡是标有小圆圈的连线都是需要连接导 线的，而未标小圆圈的连线是系统已经连接好的。 连接完成后，请仔细检查，以保证连接的正确性。
2．我们来编写一段简单程序操作的例子来说明计算机工作的过程。 这个程序要执行的功能是：
1）由输入设备向CPU 的通用寄存器R0 中输入一个数。 2）将输入的数值与程序中的一个立即数相加。 3）将运算结果输出到输出设备上进行显示。 4）跳转返回到执行第一条指令的状态和位臵。
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完成以上指令操作的程序内容如表1.4-2 所示。
表1.4-2 计算机操作程序 地址 00 01 02 03 04 05 指令码 00000000 00010000 X 00100000 00110000 00000000 OUT R0 JMP 00 指令助记符 IN R0 ADD X,R0 说明 INPUT?R0 R0+X?R0 X 为立即操作数，存放在02 单元中 R0?OUTPUT 00?PC 3．模型机操作前的准备工作
使用通讯电缆将实验系统的串行接口与PC 微机的串行接口相连接，并将实验系统的电源线 接到电源插座中。然后启动PC 微机，进入Windows 系统，安装本设备提供的应用软件CMPP。 （安装方法及软件使用可见用户手册）。
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