《计算机组成原理》实验指导书
图1.4-2 系统认识实验接线图
4．模型计算机的运行操作
1）打开实验系统的电源开关， 点击图标CMPP，运行软件。 若联机正常后，将显示如 图1.4-3 所示界面。
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图1.4-3 联机操作软件主界面
2）未联机正常，也可以进入软件界面，但是所有的菜单里的功能全是灰色不可用（除 “文件”及“端口”菜单），且指令区窗口中的数据也全以星号显示。本软件的默认串口为1 号串口，若通讯电缆连接到2 号串口上，可进入“【端口】”菜单，选择2 号串口，然后进行 “【端口】-【端口测试】”，若还不正常，请确保打开系统电源及检查通讯电缆的连接。具体 排除故障见《使用手册》。
3）进入“【转储】--【转载】”，选择系统软件安装时在\\CMPP\\SAMPLE 目录下的一个例 程EX.TXT,点击“打开”后即进行装载。此文件包含有上述设计的模型机要执行的机器指令 程序及定义该机器指令系统的微程序。可从“【文件】—【打开】”来打开此文件，可查看模 型计算机操作的程序及其微程序。其内容为： 机器指令： $P0000 $P0110 $P0208 $P0320 $P0430 $P0500 微指令： $M00018001 $M0101ED82 $M0200C048 $M0300B004 $M0401A205 $M05959A01 $M0600D181 $M08001001 $M0901ED83
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$M0A070201 $M0B01ED86
机器指令及微指令的描述格式为：
4）装载完成后，选择“【运行】-【通路图】-【复杂模型机】”可打开一个对应的数据通 路图，如图1.4-4 所示：
5）在执行指令之前，要将实验系统右下角的CLR 清零开关向上拨到0 位再拨回1 位， 以将程序计数器和微地址寄存器清为零，使得程序可从零地址开始运行。
选择“【运行】－【单步微指令】”功能，每按动一次，系统运行一条微指令并在界面中
显示动态数据流及微地址等的变化，仔细观察运行过程，则可了解并掌握计算机的工作过程。 6）每按动一次“【运行】—【单步机器指令】”，则单步执行一条机器指令。一条机器指 令对应一段微程序，每执行一条微指令时，计算机同时显示数据流，执行完这条机器指令对 应的所有微指令后则自动停止。此时可以再继续单步执行下一条机器指令。
当模型计算机执行完一条指令后，PC 微机则根据指令的执行过程，在屏幕上显示出其
数据流，图中各部件的有效控制信号则用高亮显示，并将下一条微指令代码显示在下方。这 样就可以形象地看到一条指令的执行过程。
“【运行】—【单步微指令】”的功能是单步执行一条微指令，同时显示其数据流。 “【运行】—【连续运行】”，则连续运行全部程序，同时连续显示整个数据流。当按动 “【运行】—【停止】”时才会停止执行，但不是立即停止，只有当一条机器指令运行 完后才会停止。
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图1.4-4
7）单步执行机器指令，并对照表1.4-2，观察对应一条机器指令的一系列微操作的运行 过程。
思考问题
1） 单步执行微指令，观察应用软件的数据通路图中各部件的有效控制信号（高亮显示）， 思考这些控制信号的作用。并对照图1-2，找到这些控制信号的来源，并思考它们是如何产 生的，它们与微代码的关系。思考微程序控制器在整个模型计算机运行中的作用。 2） 单步执行指令ADD X,R0，观察微操作[DR1]+[DR2] ",R0 执行时，运算器ALU 的 有效控制信号S0-S3、M、CN，思考它们对运算器算术逻辑操作的作用。
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实验2 算术逻辑运算实验
一．实验目的
1．了解运算器的组成结构。 2．掌握运算器的工作原理。 3．学习运算器的设计方法。
4．掌握简单运算器的数据传送通路。
5．验证运算功能发生器74LS181 的组合功能。
二．实验设备
TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一套。
三．实验原理
实验中所用的运算器数据通路图如图2.6-1。图中所示的是由两片74LS181 芯片以并/串 形式构成的8 位字长的运算器。右方为低4 位运算芯片，左方为高4 位运算芯片。低位芯片 的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低4 位运算产生的进位送进高4 位运算中。低位芯片的进位输入端Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。 两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。
为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用 锁存器74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器 74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就 被锁存进DR1 或DR2 中了。
为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实
现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 臵低电平。否 则输出高阻态。
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