HKZK-CPT计算机组成原理试验指导书 - 图文(7)

2019-05-24 12:25

实验1、PC计数器置数

? 二进制开关H0~H7作为数据输入,置05H(对应开关如下表)。 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 数据总线值 D7 D6 D5 D4 0 0 0 0 ? 置控制信号如下: H20 H19 H18 D3 0 D2 1 H17 D1 0 H16 D0 1 8位数据 05H H15 H14 EIR1 EIR2 IR2-O PC-O ELP JS0 JS1 1 0 1 1 0 1 1 ? 按启停单元中的运行按键,使实验平台处于运行状态。 ? 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在IR2CK上产生一个上升沿,把当前数据总线数据

打入IR2锁存器,按脉冲单元中的PLS2脉冲按键,在PCCK上产生一个上升沿,将IR2锁存器中的地址打入PC计数器(2片74LS161)中,这样的操作过程可实现无条件跳转指令。若要观测输出结果,再置信号PC-O=0,此时PC计数器把其内容作为地址输出到地址总线上,地址总线上的指示灯IAB0~IAB7应显示05H。 实验2、PC计数器加1

? 完成实验1后,重置各控制信号如下: H20 H19 H18 H17 H16 H15 H14 EIR1 EIR2 IR2-O PC-O ELP JS0 JS1 1 1 1 0 1 1 1 ? 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键,在PCCK上产生一个上升沿,因PC-O=0,PC计数

器将加1,PC计数器为06H,并且输出至地址总线。此时地址总线上的指示灯IAB0~IAB7应显示06H。 实验3、置当前指令寄存器

? 二进制开关H0~H7作为数据输入,置5FH(对应开关如下表)。 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 数据总线值 D7 D6 D5 D4 0 1 0 1 ? 置控制信号如下: H20 H19 H18 D3 1 D2 1 H17 D1 1 H16 D0 1 8位数据 5FH H15 H14 EIR1 EIR2 IR2-O PC-O ELP JS0 JS1 0 1 1 1 1 0 0 ? 按启停单元中的运行按键,使实验平台处于运行状态。 ? 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在IR1CK上产生一个上升沿,把当前数据总线数据

5FH打入IR1锁存器,表示当前运行的指令码为5FH。此时指令寄存器的指示灯I0~I7应显示5FH。

2.8 时序与启停实验

2.8.1实验目的

1. 掌握时序产生器的组成方式 2. 熟悉起停电路的原理

2.8.2 实验要求

按照实验步骤完成实验项目,了解程序如何开始、停止运行,用示波器观察时序,并且画出时序图。

2.8.3 实验说明

2.8.3.1 时序与启停单元的构成:

1、 启停电路由1片7474、1片

74LS08组成,1个LED(RUN)表示当前实验平台的状态(运行LED亮、停止LED灭)。(如图2-8-1) 2、 时序电路由1片74LS157、2

片74LS00、4个LED脉冲指示灯(PLS1、PLS2、PLS3、PLS4)组成。当LED发光时,表示有上升沿产生。(如图2-8-2)

图2-8-1

图2-8-2

2.8.3.2 启停、脉冲单元的原理:

启停原理:(如图:2-8-3)

起停电路由1片7474组成,当按下RUN按钮,信号输出RUN =1、STOP=0,表示当

前实验平台为运行状态。当按下STOP按钮,信号RUN =0、 信号STOP=1,表示当前实验平台为停止状态。当系统处于停机状态时,微地址、进位寄存器都被清零,并且可通过监控单元来读写内存和微程序。在停止状态下,当HALT上有1个高电平,同时HCK有1个上升沿,此时高电平被打入寄存器中,信号RUN =1、STOP=0,使实验平台处于运行状态。

图2-8-3

时序电路:

时序电路由监控单元来控制时序输出(PLS1、PLS2、PLS3、PLS4)。实验所用的时序电路(如图2-8-4)可产生4个等间隔的时序信号PLS1、PLS2、PLS3、PLS4。为了便于监控程序流程,由监控单元输出PO信号和SIGN脉冲来实现STEP(微单步) 、GO(全速)和 HALT(暂停)。当实验平台处于运行状态,并且是微单步执行,PLS1、PLS2、PLS3、PLS4 分别发出一个脉冲,全速执行时PLS1、PLS2、PLS3、PLS4脉冲将周而复始的发送出去。在时序单元中也提供了4个按钮,实验者可手动给出4个独立的脉冲,以便实验者单拍调试模型机。

图2-8-4

2.8.4 实验步骤:

? 交替按下“运行”和“暂停”,观察运行灯的变化(运行:RUN亮 暂停:RUN灭)。 ? 把HALT信号接入二进制拨位开关,HCK接入脉冲单元的PLS1。(请按下表接线)。

信号定义 接入开关位号 HCK PLS1 孔 HALT H13 孔 ? 按启停单元中的停止按键,使实验平台处于停机状态,置HALT=1。 ? 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在HCK上产生一个上升沿的脉冲,把HALT=1打入

74LS74,使RUN=1、STOP=0,RUN亮表示当前实验平台处于运行状态。 ? 在实验平台处于运行状态时,置HALT=0。 ? 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在HCK上产生一个上升沿的脉冲,把HALT=0打入

74LS74,使RUN=0、STOP=1,RUN灭表示当前实验平台处于停止状态。因此可通过HALT和HCK来控制实验平台的启、停状态。

? 按启停单元中的停止按键,使实验平台处于停机状态,置HALT=1。再次按下脉冲单

元中的PLS1脉冲按键,使实验平台处于运行状态。此时按监控单元中键盘上的GO/STOP键,置PC=00,运行程序。请用示波器观察PLS1、PLS1、PLS3、PLS4的波形(见后图2-9-2)。

2.9 模型机的总体设计

2.9.1 实验目的

1、 掌握了各个单元模块的工作原理,进一步将其组成完整的系统,构造成1台基本的模

型计算机。

2、 在本试验中,我们将规划读写内存、寄存器、数值计算等功能,并且编写相应的微程

序。请具体上机调试各个模块单元以便进一步掌握整机的概念。 2.9.2 实验原理

在各个模块实验中,各模块的控制信号都是由实验者手动模拟产生的。而在真正

的实验系统中,模型机的运行是在微程序的控制下,实现特定指令的功能。在本实验平台中,模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成,即1条机器指令对应1个微程序。

2.9.3 模型机的总体设计

2.9.3.1 设计整机逻辑框图

根据设计要求,对实验仪硬件资源进行逻辑组合,便可设计出该模型机的整机逻辑框图。如图2-9-1是较典型的实验计算机整机逻辑框图。

简单的模型计算机是由算术逻辑运算单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器、启停、时序单元、总线和存储器单元组成。

在模型机中,我们将要实现RAM的读写指令,寄存器的读写指令,跳转指令,ALU的加、减、与、或指令。把通用寄存器作为累加器A,进行左、右移等指令,整体构成一个单累加器多寄存器的系统。


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