计算机组成原理实验平台HKZK-CPT
目 录
第1章 性能特点 ______________________________________________________________ 3
1.1系统功能及特点 __________________________________________________________ 3 1.2实验系统组成 ____________________________________________________________ 4
第2章 实验项目 ______________________________________________________________ 5
2.1算术逻辑运算单元实验 ____________________________________________________ 5
实验1、不带进位位逻辑或运算实验 _________________________________________ 7 实验2、不带进位位加法运算实验 ___________________________________________ 8 2.2 通用寄存器单元实验 ____________________________________________________ 10 实验1、 数据输入通用寄存器 _____________________________________________ 11 实验2、 寄存器内容无进位位左移实验 _____________________________________ 12 实验3、 寄存器内容无进位位右移实验 _____________________________________ 12 2.3进位控制、通用寄存器判零实验 ___________________________________________ 14 实验1、算术逻辑单元带进位位的加法运算实验 ______________________________ 15 实验2、带进位移位实验 __________________________________________________ 16 2.4 存储器和总线实验 ______________________________________________________ 18 实验1、存储器的写操作 __________________________________________________ 20 实验2、读存储器的数据到总线上 __________________________________________ 20 2.5 堆栈寄存器实验 ________________________________________________________ 21 实验1、对4个寄存器进行写入操作 ________________________________________ 22 实验2、 对4个寄存器进行读出操作 _______________________________________ 23 2.6 微程序控制单元实验 ____________________________________________________ 24 实验1、微地址打入操作 __________________________________________________ 26 实验2 微地址+1操作 ____________________________________________________ 27 2.7 指令部件模块实验 ______________________________________________________ 27 实验1、PC计数器置数 ___________________________________________________ 31 实验2、PC计数器加1 ____________________________________________________ 31 实验3、置当前指令寄存器 ________________________________________________ 31 2.8 时序与启停实验 ________________________________________________________ 32 2.9 模型机的总体设计 ______________________________________________________ 35 2.9.3.2.1 指令类型： ______________________________________________________ 37 2.9.3.2.2 操作数寻址方式及编码 ____________________________________________ 37
第3章 综合实验的调试 _______________________________________________________ 45
实验1、实现普通的加、减法指令 __________________________________________ 51
实验2、带进位运算的模型机 ______________________________________________ 54
第4章 驻机键盘和液晶显示器的使用方式 _______________________________________ 60
4.1 键盘定义 ______________________________________________________________ 60
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4.2 操作方法 ______________________________________________________________ 60
第5章 HKCPT软件简介和安装 _________________________________________________ 63
5.1 HKCPT性能特点 ________________________________________________________ 63 5.2 软件安装和卸载 ________________________________________________________ 63 5.3 HKCPT软件界面介绍 _________________________________________________ 63 5.4 菜单介绍 ______________________________________________________________ 65 5.5 快速入门 ______________________________________________________________ 70
注意事项：
在做单元模块实验前，务必先将CPT-A总线上短8芯扁平电缆及CPT-B上连线板全部拔离实验平台。做实验时，根据实验说明连接相关总线。可通过PC机软件（HKCPT）中的查看—刷新菜单来观察各寄存器当前值。
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第1章 性能特点
1.1系统功能及特点
1.1.1提供各个基本功能模块
我们在比较了国内的多家实验平台厂商的产品后，发现多数产品不是连线过于繁琐，就是由CPLD来替代所有的硬件。市场需要一种连线不多，但具有灵活性的实验系统,不同设计方案，不同的连线方法，可以得到不同的结果。
我们所提供的实验平台本身就是一个可运行的系统。整个系统采用功能模块化的
设计思路，实验者可单独设计和调试各个功能模块，最终实现一个新的系统，这样可大大减轻实验指导教师的工作量。
整个实验平台提供了运算器模块、指令部件模块、堆栈寄存器模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和时序模块，以及用于调试和观察数据的监控模块。 1.1.2 组成结构
整个系统采用总线结构，总线
结构具有扩展能力强，结构简单清晰，连线方便快捷等特点。本实验平台的总线分为：内部、外部地址总线，内部、外部数据总线。整个系统的各个总线都布有测试孔，以便于测试。各模块的电源、地、地址数据总线已经按照标准连接完毕，控制信号都按各功能模块的布局引出，实验者可方便的定位各测试点。 1.1.3监控模块
监控模块为实验调试和程序设计带来了相当的便利。实验者可以通过监控模块来修改微程序和内存中的程序。为了实验的连贯性，系统中还提供了FLASH MEMORY 来保存微程序和程序，掉电时内容不会丢失，实验者可随时保存和读取微程序与程序。为了使实验者随时观察数据和地址，实验平台提供了一块2*16的液晶屏，可同时显示当前地址、当前总线上的数据和当前的微指令和一些关键寄存器的值。 1.1.4操作方式：
单机方式：整个系统可单独使用，可通过24个按键和液晶来编辑内存和微程序存储器中的数据，在系统运行时可监控所有关键数据。实验者使用拨动开关来产生二进制码进行微程序和程序的编写。
联机方式：系统可与PC机相连，PC机上提供了windows界面的操作软件，实验者可在PC机上进行编辑、加载、动态调试等操作。
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1.2实验系统组成
本实验平台由两部分组成，左边为实验模块部分（CPT-A），主要分布着各个实验单
元和监控单元。实验平台的右边为数据输出板(CPT-B)，板上分布着24个二进制开关、若干个LED发光二极管、DIP插座，还有1块用于显示当前状况的液晶板。CPT-A上的控制信号都通过2根扁平电缆连到了CPT－B上。
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第2章 实验项目
2.1算术逻辑运算单元实验
2.1.1实验目的
1、掌握简单运算器的数据传输方式 2、掌握74LS181的功能和应用 2.1.2实验要求
完成不带进位位算术、逻辑运算实验。按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。 2.1.3实验说明
2.1.3.1 ALU单元实验构成（如图2-1-1）
1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。 2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
3、 运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT作为数
据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1
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