计算机组成与结构课程设计[正文].doc

安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 1 引引 言言 当今时代已经是计算机的时代 我们通常所讲的计算机 其全称是电子式数字计 算机 它是一种能存储程序 能自动连续的对各种数字化信息进行算术 逻辑运算的 快速工具 在这一定义中包含两个重要的基本概念 信息数字化和存储程序工作方式 计算机系统是由硬件与软件组成的综合体 人们通常采用层次结构观点去描述系 统的组成与功能 分层次的分析与设计计算机系统 而计算机是一种能够存储程序 能够自动连续的执行程序 对各种数字化信息进行算术运算或逻辑运算的快速工具 首先 计算机是能够运算的设备 运算可以分为两大类 算术运算和逻辑运算 算术 运算的对象是数值型数据 以四则运算为基础 许多复杂的数学问题可通过相应算法 最终分解为若干四则运算 逻辑运算用来解决逻辑型问题 如信息检索 判断分析和 决策等 所以我们常将计算机的工作泛称为对信息进行运算处理 而计算机中的信息 是用数字代码来表示各类信息 所以称为数字计算机 计算机对这些数字化的信息进 行运算处理的方式是采用一种存储程序工作方式 即先编写程序 再由计算机将这些 程序存储起来 然后通过连续 快速地执行程序实现各种运算处理 为了存储程序与 数据 需要存储器 为了进行运算处理 需要运算器 需要运算器 为了输入程序和 数据 以及输入程序和数据 以及输出运算结果 需要有输入设备和输出设备 控制 器则对计算机的工作精心控制管理 冯 诺依曼在 1954 年就首先提出了这些技术要点 着是计算机发展史上的一个里 程碑 至今为止 决大多数的计算机仍然属于冯 诺依曼机 它的要点包括 1 采 用二进制代码表示数据和指令 2 采用存储程序工作方式 即事先编制程序 实现 存储程序 自动 连续的执行程序 3 由存储器 运算器 控制器 输入设备 输 出设备等 5 大部分组成计算机硬件系统 计算机的工作最总体现为执行程序 而计算机采用存储程序工作方式 这是冯 诺 依曼体制中最核心的思想 它有三点含义 体现了计算机求解问题的过程 1 实现 编制程序 为了用计算机求解问题 需要实现编制程序 在程序中规定计算机需要做 哪些事情 按什么步骤去做 程序中还包括需要运算处理的原始数据 或者规定计算 机在什么时候从输入设备获得数据 2 实现存储程序 编好的程序由输入设备送入 计算机 存放在存储器中 编写的程序是用字符书写的 通过键盘将字符变成二进制 代码 然后输入计算机 二进制编码中的每一位 取 0 或 1 中的一个值 可以保存在 存储器中 3 自动 连续的执行程序 由于程序已经实现存储在存储器中 启动计算 机并运行程序后 计算机就可以依照一定的顺序从存储器逐条读取指令 按照指令的 要求执行操作 直到运行的程序执行完毕 当然 当今社会 计算机的信息化发展一日千里 自 20 世纪 80 年代以来 计算 机的迅速发展 特别是近几年 计算机向高度集成化 网络化和多媒体化发展的速度 一日千里 社会信息化不断向纵向发展 各行各业的信息化进程不断加速 计算机应 用技术与其他专业的教学 科研工作结合更加紧密 各科学与以计算机技术为核心的 信息技术的融合 促进了计算机学科的发展 但是计算机的基本原理始终是技术开发 所需要的地基 因此对我们计算机专业的学生也提出了更高的要求 不但要求掌握理 论知识 更要有计算机应用能力和实践 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 2 第第 1 章章 概述概述 1 1 设计实验计算机的目的 计算机组成与结构这门课 研究的是计算机的原理和结构 然而原理可以是理论 但结构的认识则必须通过实践 只有加强实践 才能真正的了解计算机的结构 为了 更好的了解计算机结构 掌握制作简单模型机的方法 学会利用简单实验计算机来进 行数据的基本操作 因此设计这次实验计算机的设计 本次课程设计是要研制一台性能比较简单的计算机 能实现简单的指令功能 在 设计计算机的过程中以此来加深对计算机组成与结构的理解 增强自己的动手能力 1 2 实验计算机的工作原理 本次实验计算机的设计主要是以 FD CES 为基础设备来进行设计 因此 有必要 对 FD CES 做较详细的了解 FD CES 是一台多功能的计算机实验设备 可进行数字逻辑电路实验 计算机部件 实验 计算机整机实验和其他数字系统实验 FD CES 具有以下主要特点 一 采用总线结构 FD CES 采用总线结构 是实验仪具有结构简单清晰 扩展方便 灵活易变等诸多 优点 该实验仪内共有四组总线 外部数据总线 ODB 外部地址总线 OAB 内部数据总 线 IDB 内部地址总线 MB CPU 内存 外设和控制台等部件之间通过外部总线传输 信息 而 CPU 内部则通过内部总线传输信息 二 提供计算机基本功能模块 FD CES 为实验者提供了运算器模块 ALU 寄存器堆模块 REG 指令部件模块 I PC 内存模块 MEM 总线缓冲模块 BUS 微程序控制模块 MPG 启停和时序模块 P P 以及控制台 兼 I O 设备 的控制模块等 这些基本功能模块的输出都通过三态器件连接总线 实验者可按需增加某些功能 模块 也可逻辑 删除 不用的模块 各模块的电源线 地线 地址总线和数据总线 等已分别连通 不必再连 模块内各集成电路间的数据通路也已连好 个器件的控制 信号及必要的输出信号已被引出到实验板上 供实验者按自己的设计方案连接使用这 些信号 从而使各模块协调地工作 三 提供智能化控制台 控制台由 Intel 的 8 位单片微机 8032 控制 使控制台具有较强的功能 为调试和 使用实验计算机提供如下便利 实验计算机停机时 实验者可通过控制台将程序键入内存 将微程序键入控存 可把内存或控存指定单元内容读出显示 可把内存或控存内容保存到外存 EEPROM 或将外存 EEPROM 内容读入内存或控存等 实验计算机运行时 可由控制台控制实验计算机从指定单元开始连续运行 并可 人工干预使其停止运行 也可控制实验计算机逐步逐拍地运行 并自动测量和显示每 一拍地址总线和数据总线或微指令内容 四 实验接线量少 实验效率高 具有上述特性的 FD CES 实验仪 可大大减少实验者的接线工作量 因而也减少 了出错的可能性 以利于实验的顺利进行 而且 更重要的是能使实验者在有限的时 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 3 间内将精力集中在实验的关键部分 1 3 本次实验的主要内容 研制一台性能如下的实验计算机 1 具有键盘和打印机两种外部设备 2 外设和内存统一操作指令 程序查询法使用外设 3 运算器采用单累加器多通用寄存器结构 4 操作数寻址方式有 直接地址寻址 立即数寻址 寄存器直接寻址 寄存器间接寻址 5 指令系统至少含有以下指令 表 1 1 指令系统表 指令编码 第一字节 第二字节 指令助记符指令功能 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 10 d7 do 000 00X Ria7 a0MOV Ri dataData Ri 000 1X0 Ria7 a0MOV A Ri I7 I6 I5 Ri A 001 0X a10 a9 a8a7 a0LD A addr data A 001 1X a10 a9 a8a7 a0ST A addr A addr 010 0X0 a9 a8a7 a0JMP addrAddr PC 010 1X0 a9 a8a7 a0JA0 addr若 A 0 1 则 addr PC 否则 PC 1 011 0X0 a9 a8a7 a0JKB addr若 KB 1 则 addr PC 否则 PC 1 010 1X0 a9 a8a7 a0JPB addr若 PB 1 则 addr PC 否则 PC 1 100 0X0 a9 a8a7 a0INC Ri Ri Ri 6 能执行将键盘输入的奇数 i i 1 255 回打出来并存入 100H 号开始的内存单 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 4 元中 程序自编 提示 1 由于本指令系统中有根据外设状态转移的指令 故不必再设置 I O 询问 口 提示 2 用四选一电路设计程序计数器 PC 的接收转移地址控制信号 L 第第 2 章章 实验计算机的设计实验计算机的设计 2 1 设计总要求 2 1 1 实验计算机的外设需求 该实验计算机具有键盘和打印机两种外部设备 外设和内存统一操作指令 程序查 发 使用外设 2 1 2 实验计算机运算器结构 运算器采用单累加器多通用寄存器结构 2 1 3 实验计算机功能和用途 可对键盘输入的两个 2 位十进制数进行四则运算 由打 印机输出结果 能执行键盘输入的奇数 i i 1 255 回打出来并存入 100H 号开始的内存 单元中 2 1 4 实验计算机指令系统规模 共有九条指令 指令功能如下分别为 表 2 1 计算机指令系统规模表 MOV Ri data MOV A RiLD A addrST A addr JMP addrJA0 addrJKB addrJPB addrINC Ri Data Ri I7 I6 I5 Ri A data A A addrAddr PC 若 A 0 1 则 addr PC 否则 PC 1 若 KB 1 则 addr PC 否则 PC 1 若 PB 1 则 addr PC 否则 PC 1 Ri Ri 2 1 5微操作控制信号的实现方法 综合实验计算机指令系统各指令执行流程中设计到的微操作信号 统计总共需要 多少个微操作控制信号 每个信号的有效性 决定这些信号中那些由软件 微指令 直接产生 那些需用硬件 TTL 实现 1 对于电平有效的微操作控制信号 可由微指令码直接实现 即 ALU 的操作控制 信号 Cn M S3 S2 S1 S0 可由某六位指令码直接控制 运算器模块中暂存器 TMP 的操 作控制信号 CT 和 OT 也都是电平有效 故也可用两位微码直接控制 2 对于脉冲型微操作控制信号 通常需加门电路实现 内存的读控制信号 RC 采用 负脉冲 以保证内存读出的数据的可靠性 写内存控制信号 WC 写寄存器堆控制信 号 WR 也都可负脉冲有效 实现方法与 RC 类似 3 对需要多个操作控制信号的器件 如累加器 A 74198 的操作至少需要 X0 X1 和 CA 3 个控制信号 其中 X0 X1 电平有效 CA 是电平正跳变有效 把 CA 固定接 X0 X1 分别由微码 Mi Mj 控制 指令寄存器 IR1 74377 的接数有 GI 和 CI 两 个控制信号 当 GI 为 0 且 CI 电平正跳时 IR1 接数 把 CI 固定接 而 GI 由某位 微码控制产生 对数据总线传送器件 74245 它的操作需 B2 B3 两个电平型控制信号 把 B3 固定接 RF 使运行时允许 74LS245 传送 4 对只需要一个电平跳变有效的操作信号的器件 如运算器模块中的进位触发器 CY 74LS74 它的接数条件仅是 CP 当 CP 电平正跳时 CY 接收其 D 端数据 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 5 2 2 整机逻辑框图设计 图 2 1 整机逻辑框图设计 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 6 2 3 指令系统设计 2 3 1 指令类型 在本实验计算机的设计要求中 指令系统至少要包含九条指令 这 9 条指令 参 见表 2 1 的类型分别为 表 2 2 指令类型表 MOV Ri data MOV A RiLD A addrST A addr JMP addrJA0 addrJKB addrJPB addrINC Ri 输入输出 类指令 输入输出 类指令 输入输出 类指令 输入输出 类指令 程序跳转 控制类指 令 程序跳转 控制类指 令 程序跳转 控制类指 令 程序跳转 控制类指 令 输入输出 指令 2 3 2 指令操作数寻址方式及编码 根据 FD CES 提供的硬件条件 单累加器多寄存器结构的实验计算机指令的操作数 寻址方式以及编码状态可以如下表所示 2 3 指令操作数寻址方式及编码表 指令助记 符 MOV Ri data MOV A RiLD A addrST A addrJMP addrJA0 addrJKB addrJPB addrINC Ri 寻址方式立即数寻 址 寄存器间 接寻址 直接地址寻 址 直接地址寻 址 直接地址 寻址 直接地址 寻址 直接地址 寻址 直接地址 寻址 寄存器间 接寻址 编码000000 Ri data 000100 Ri 00100 a10a9a8 a7 a0 00110 a10a9a8 a7 a0 010000 a9a8 a7 a0 010100 a9a8 a7 a0 011000 a9a8 a7 a0 011100 a9a8 a7 a0 100000 a9a8 a7 a0 2 4 指令执行流程设计 对于微趁许控制的计算机设计指令执行流程时 要保证每条微指令所含为操作的必要 性和合理性 防止为操作之间有时序冲突 应该根据实验计算机整体逻辑图来设计指 令系统的每条指令的执行流程 2 4 指令执行流表 MOV Ri dataT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 MOV A RiT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 读 Ri 内容经 ALU 传递到 IDB 存入 IR2 T3 5 由 IR1 低 3 位 IR2 的 8 位形成 11 位操作数地址 6 从内存读出操作数存 入累加器 A LD A addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 T3 7 由 IR1 低 3 位 IR2 的 8 位形成 11 位操作数地址 8 从内存读出操作数存 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 7 入 TMP 9 TMP 内容经 ALU 存入 A ST A addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 T3 7 由 IR1 低 3 位 IR2 的 8 位形成 11 位操作数地址 8 从内存读出操作数存 入 TMP 9 TMP 内容经 ALU 存入 A JMP addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 T3 7 由 IR1 低 3 位 IR2 的 8 位形成转移地址送程序技数器 PC JA0 addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 JKB addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 JPB addrT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 INC RiT0 1 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第一字节送 IR1 3 PC 1 为取本 指令下一字节准备 T2 4 根据 PC 访问内存 2 取出本指令第二字节送 IR2 3 PC 1 为取下 一指令字节准备 2 5 确定微操作控制信号及其实现方法确定微操作控制信号及其实现方法 综合实验计算机指令系统各指令执行流程中设计到的操作信号 可以统计总共需 微操作控制信号的数量 每个信号的有效性 决定这些信号中哪些由软件 微指 令 直接产生 如下表所示 如下表所示 表表 2 5微操作控制信号及其实现方法表微操作控制信号及其实现方法表 指令助记符微操作控制信号控制信号有效性 MOV Ri data PC IAB OAB M ODB IDB Ri PC 1 PC PCO B1 RC B2 B3 WR A B P 1 CK 0 0 0 0 0 0 I1 I0 1 Ri BUF IDB IR2RR A B OB CL Cn M S2 S2 S1 S0 0 I1 I0 0 1 1 1 0 0 0 MOV A Ri IR2 IR2 IAB OAB M ODB IDB A O1 B1 RC B2 B3 X0 X1 CA 0 0 0 0 0 1 1 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 8 PC IAB OAB M ODB IDB IR2 PC 1 PC PCO B1 RC B2 B3 CL P 1 CK 0 0 0 0 0 1 LD A addr IR1 IR2 IAB OAB M OAB 1DB A O1 B1 RC B2 B3 XO X1 CA 0 0 0 0 0 1 1 PC IAB OAB M ODB IDB IR2 PC 1 PC PCO B1 RC B2 B3 CL P 1 CK 0 0 0 0 0 1 ST A addr IR1 IR2 IAB OAB ACT BUF IDB ODB O1 B1 Cn M S3 S2 S1 S0 OB B2 B3 WC 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 PC IAB OAB M ODB IDB IR2 PC 1 PC PCO B1 RC B2 B3 CL P 1 CK 0 0 0 0 0 1 JMP addr JA0 addr IR1 IR2 IAB IAB PC O1 1P 0 1 PC IAB OAB M ODB IDB IR2 PC 1 PC PCO B1 RC B2 B3 CL P 1 CK 0 0 0 0 0 1 JKB addr JPB addr IR1 IR2 IAB IAB PC O1 1P 0 1 INC Ri PC IAB OAB M ODB IDB IR2 PC 1 PC ACT BUF IDB RI RR A B Cn M S2 S2 S1 S0 OB X0 X1 CA 0 I1 I0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 2 6 微指令格式设计和指令微程序微指令格式设计和指令微程序 微指令长 24 位 若微指令采用全水平不编码纯控制场的格式 那么至多可有 24 个微操作控制信号可由微码直接实现 如果采用分组编码译码 那么 N 位微码通过二 进制位译码可实现 2N 个互斥的微操作控制信号 而指令微程序包括各微程序入口地址 的形成方法和控存的顺序控制 即下地址形成 方法 部分微指令格式设计和指令微程序如下表所示 表 2 6 微指令格式设计和指令微程序表 位23 22 21 2019 18 17 16 15 14 13 1211 10 9 8 7 6 5 43 2 1 0 信号S3 S2 S1 S0Cn M X1 X0O1 CL CPCG OT LP OB G1 P 1 DR MLD WC RC RR WR 有效电平X x x x X x x x 0 1 1 x0 0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 指令助记 符 微地址X X X X 微指令的十 六进制 000H0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 10 1 1 01 0 1 000876A 001 取消微指 令 002 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 9 0031 0 1 0 1 1 0 01 1 0 0 1 1 1 01 0 1 1 1 1 0 0A00110 0040 0 0 00 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 11 0 1 00301BA 0050 0 0 00 0 0 01 0 0 00 1 1 1 0 1 1 01 0 1 0 00876A 006 MOV A Ri 007 JMP addr008 0090 0 0 00 0 0 01 0 0 01 1 1 11 0 0 11 1 1 0008F9E HALT 00A0 0 0 00 0 0 01 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 01 0 1 0 00876A 2 7 实验接线设计 实验接线设计 对于实验接线 应按模块逐个整理 明确各模块中各器件各控制信号的处理方法 对于模块中不用的器件 也应该有所处理 且要尽量减少外接的器件 控制信号设计 2 7 1 运算器模块 ALU ZC M12 CP M13 SA 接 X0 接 M16 SB 接 X1 接 M17 P0 接 CY P1 接 A0 接 SR P2 接 A7 接 SL CA 接 S3 S0 接 M23 M20 Cn 接 M19 M 接 M18 CG 接 M11 CC 接 OB 接 M8 OT 接 M10 CT 接 5V 2 7 2 寄存器堆模块 REG WE MO RR 接 M1 A 接 I0 B 接 I1 2 7 3 指令部件模块 I PC CL M14 P 1 接 M6 G1 接 M7 CK 接 P0 CLR 接 5V OI 接 M15 LP PCO 2 7 4 内存模块 MEM RC M2 WC M3 2 7 5 总线模块 BUS B1 B3 接 RF B2 RC IAB2 IAB10 KA 接 IAB0 PA 接 IAB1 2 7 6 启停和时序模块 R P DR 接 M5 RCP 接 2 7 7 微程序控制模块 MPG MLD 接 M4 MP 1 接 5V MIG 接地 MD10 MD6 接地 MD5 接 I7 MD4 接 I6 MD3 接 I5 MD2 接 I2 MD1 MD0 接 5V 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 10 2 8 调试程序编写调试程序编写 实验计算机调试程序通常包括 存取类指令调试程序 传送类指令调试程序 算术逻 辑类指令调试程序 跳转类指令调试程序和 I O 设备调试程序等 对于有外设的实验计算机 必定要讨论 I O 设备的调试 对于程序 I O 方式 CPU 使用外设时须先用程序询问外设状态 判知该外设可使用后 在进行数据的输入输出 图 2 2 程序查询 I O 但在本机设计中 指令系统中有以外设为条件的跳转指令 则实验者不必构设上述 询问口 而需在设计程序计数器 PC 接数控制信号 LP 时兼顾到 KB 和 PB 这两个条 件 能使 KB 为 1 或 PB 为 1 时 LP 为 1 有效 使程序计数器 PC 接受转移 地址 这种方法的键盘和打印机工作程序可如下编写 KEY JKB KEY 查 KB 若 KB 为 1 则等待有键入 LDA 401H 读键值 键值处理 PRINT JPB PRINT 查 PB 若 PB 为 1 则等待打印完 STA 402H 输出打印 2 92 9 应用程序编写 编写应用程序时 即编写实验计算机指令系统的应用程序 如四则运算 图形打印程 序等 在编写答应程序时 不仅要考虑到 CPU 与打印机的连接使用方式 还要考虑到 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 11 第第 3 章章 实验计算机的组装实验计算机的组装 3 3 1 1 实验组装的准备和注意事项实验组装的准备和注意事项 根据前面的设计思路 在 TTL 器件实验板上进行实验接线 而 FD CES 实验仪在前面也 已经提到过 首先检验要使用的接线板 认清该板信号接线插座上所标的符号 检验 要使用的集成电路信号 3 1 1 器件排列 把要用的集成电路等元件按功能相对集中地排列 同一条面包板上的 电路插入方向尽可能一致 3 1 2 信号连线 用红导线将各集成电路 5V 连通 用黑导线将各集成电阶 地 连通 根据所设计的实验计算机接线图表按不同功能部件逐个连线 不同模块或不同 类型的信号线组好用不同颜色导线 以便查线和改线 以上两步要严格按设计方案实施 防止接错线或用错器件造成逻辑错误 另外还要注 意组装的工艺 为了更加可靠的进行实验 防止因为接错线和线的松动造成实验的误 差和错误 否则 将会很造成难以排查的实验故障 这样的组装将是严重的隐患 3 2 TTL 实验板上的组装实验板上的组装 接线 RR MI MIG GND MD1 5V A I0 MD10 GND MD0 5V B I1 MD9 GND P 1 M6 B1 B3 BF MD8 GND GI M7 DR M5 MD7 GND CI RCP MD6 GND CK MLD M4 MD5 I7 CLR 5V MP 1 5V MD4 I6 OI M15 MCLR R0 MD3 I5 SA X0 MCLK P0 MD2 I2 SB X1 则 FD CES 实验仪调机板原理图如下 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 12 图 3 1FD CES 实验仪调机板原理图 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 13 第第 4 章章 实验计算机的调试实验计算机的调试 实验计算机的调试实验计算机的调试 在组装实验计算机后 经过检查无误 便可进入加电调试阶段 先静态后动态 调试准备调试准备 一 测控制台复位功能 加电按 RET 键 应显示 CPU READY 字样 表示实验仪监控程序开始工作 此时信号 RP 应为 0 RF 应为 1 表示处于停机状态 二 测控制台启动功能 按 STRT 或 STEP 键 应显示出 C P U R E A D Y 字样 此时信号 RO 应为 1 RF 应为 0 表示处于运行态 三 输入微程序 将开关 M CM 置右端 在停机态从键盘或从外存 EEPROM 将微程序输入到控存 方法见 1 3 也可通过 PC 机串行口将已存于 PC 机中的微程序代码文件 MOP DAT 文件 下 载到控存 方法见第二章 四 输入程序 将开关 M CM 置左端 在停机态从键盘或从外存 EEPROM 将程序输入内存 方法见 1 3 也可通过 PC 机串行口将已存于 PC 机中的程序代码文件 CBJ 文件 下载到控存 方法 见前面 2 2 2 节介绍 调试程序调试程序 一 调试存 取及停机指令 表 4 1 调试存取及停机指令 键入首址 005 按 LOAD 键和连续运行键 STRT 查看 00A 地址章元内容 应为 55H 单拍运 行 按 STRT 键 过程显示如下 地址指令指令编码 00255 005LDA 00280 002 55 A 00602 007STA 00AA0 A 55 00A 地址中 0080A 009HALTFF 停机 00A00 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 14 表 4 2 调试存取及停机指令过程 P9P8P7 OAB 信息 P6P5 ODB 信息 0 0 5 8 0 0 0 6 0 2 0 0 2 5 5 0 0 7 A 0 0 0 8 0 A 0 0 A 5 5 0 0 9 F F 7FFFF 二 调试算术逻辑类指令 1 调试加法 右移指令 2 表 4 3 调试加法 右移指令 地址指令指令编码 00355 00BLDA 00280 002 55 A 00C02 00DMOV R0 A44 A 55 R0 00ELDA 00388 003 A9 A 00F03 010ADD A R000 55 A9 FE H 011PRC AC4 FE 右移一位为 7F H 012STA 015A0 A 7F 015 地址 01315 014HALTFF 01500 结果 015 7FH 单拍运行 按 STEP 键 过程显示如下 表 4 4 调试加法 右移指令过程 P9P8P7 OAB 信息 P6P5 ODB 信息 0 0 B 8 0 0 0 C 0 2 0 0 2 5 5 0 0 D 4 4 7 F F 5 5 0 0 E 8 8 0 0 F 0 3 0 0 3 A 9 0 1 0 0 0 7 F F F E 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 15 0 1 1 C 4 7 F F F F 0 1 2 A 0 0 1 3 1 5 0 1 5 7 F 0 1 4 F F 7FFFF 2 调试减法 左移指令 表 4 5 调试减法 左移指令 地址指令指令编码 016LDA 00280 002 55 A 01702 018MOV R0 A44 A 55 R0 019LDA 00388 003 A9 A 01A03 01BSUB A RO04 01CRLC AC0 01DSTA 020A0 01E20 01FHALTFF 020 结果 020 A8H 单拍运行 按 STEP 键 过程显示如下 表 4 6 调试减法 左移指令过程 P9P8P7 OAB 信息 P6P5 ODB 信息 0 1 6 8 0 0 1 7 0 2 0 0 2 5 5 0 1 8 4 4 7 F F 5 5 0 1 9 8 8 0 1 A 0 3 0 0 3 A 9 0 1 B 0 4 7 F F 5 4 0 1 C C 0 7 F F F F 0 1 D A 0 0 1 E 2 0 0 2 0 A 8 安安 徽徽 工工 程程 科科 技技 学学 院院 课课 程程 设设 计计 用用 纸纸 16 0 1 F F F 7FFFF 三 调试跳转类和输入输出类指令 表 4 7 调试跳转类和输入输出类指令 地址指令指令编码 030LDA 40494 读询问口 03104 032JA0 030FD 判 KB 0 03330 034LDA 40194 KB 0 读键值 03501 036STA 402A4 打印该字符 03702 038LDA 40494 读询问口 03904 03AMOV R0 A44 判 PB 0 03BADDA R000 03CJC 038E8 03D38 03EJMP 030F8 03F30 本程序运行后 能自右至左打印出所按键 0 F 对应的符号 但最右的两个例外 单拍运行按 STEP