计算机组成原理实验报告.doc

数学与计算机学院计算机组成原理实验报告课 程 名 称: 计算机组成原理实验 课 程 代 码: 年 级: 2012级 专 业: 软件工程 姓 名: 吴海燕 指 导 教 师: 牟行军 完 成 地 点： 计算机组成原理实验室 完 成 日 期： 2102年6月6日 20_13_学年至20_14_学年度第_2学期实验一 算术逻辑运算单元实验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、 实验要求完成不待进位位算术运算，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。3、 实验说明（1） ALU单元实验构成（如图3）1 运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元2 2片74LS373作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT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3 算术逻辑单元布局图图4 算术逻辑单元原理图（2） ALU单元的工作原理（如图4）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR1。同样，使EDR2为低电平，并且D2CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR2。算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181构成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。由于DR1、DR2已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181的输出数据也不会发生改变。输出缓冲器采用74LS244，当控制信号ALU-O为低电平时，74LS244导通，把74LS181的运算结果输出到数据总线；ALU-O为高电平时，74LS244的输出为高阻。（3） 控制信号说明信号名称作用有效电平EDR1选通DR1寄存器低电平有效EDR2选通DR2寄存器低电平有效D1CKDR1寄存器工作脉冲上升沿有效D2CKDR2寄存器工作脉冲上升沿有效S0S374LS181工作方式选择M选择逻辑或者算术运算CN有无进位输入CCK进位寄存器的工作脉冲上升沿有效ALU-O74LS181计算结果输出至总线低电平有效4、 实验步骤（1） 逻辑或运算实验1 把ALU-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J1插座相连（对应二进制开关H16H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ2相连。2 把D1CK和D2CK用连线连到脉冲单元的PLS1上，把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二进制开关（请按下表接线）信号定义接入开关位号D1CKPLS1孔D2CKPLS1孔EDR1H8孔EDR2H7孔ALU-OH6孔CNH5孔MH4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔S0H0孔3 按启停单元中的运行按钮，使实验机处于运行状态。4 二进制开关H16H23作为数据输入，置33H（对应开关如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0011001133H置各控制信号如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101111105 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D1CK上产生一个上升沿，把33H打入DR1数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定DR1寄存器（74LS373）的输出端，检验数据是否进入DR1中。6 二进制开关H16H23作为数据输入，置55H（对应开关如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0101010155H置各控制信号如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001111107 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D2CK上产生一个上升沿，把55H打入DR1数据锁存器。$ 经过74LS181的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的LED显示灯IDB0IDB7应该显示为77H。（2） 不带进位位加法运算实验1 二进制开关H16H23作为数据输入，置33H（对应开关如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0011001133H置各控制信号如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101010012 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D1CK上产生一个上升沿，把33H打入DR1数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定DR1寄存器（74LS373）的输出端，检验数据是否进入DR1中。3 二进制开关H16H23作为数据输入，置55H（对应开关如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0101010155H置各控制信号如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001010014 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D2CK上产生一个上升沿，把55H打入DR1数据锁存器。$ 经过74LS181的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的LED显示灯IDB0IDB7应该显示为88H。（3） 实验作业与思考验证74LS181的算术运算和逻辑运算，在保持DR1=65H、DR2=A7H时，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填写以下表格来进行分析和比较。DR1DR2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1逻辑运算CN=1CN=065A70000F=65HF=66HF=9AH65A70001F=E7HF=E8HF=18H65A70010F=7DHF=7EHF=82H65A70011F=FFHF=0HF=0H65A70100F=A5HF=A6HF=DAH65A70101F=27HF=28HF=58H65A70110F=BDHF=BEHF=C2H65A70111F=3FHF=40HF=40H65A71000F=8AHF=8BHF=BFH65A71001F=0CHF=0DHF=3DH65A71010F=C2HF=C3HF=A7H65A71011F=24HF=25HF=25H65A71100F=CAHF=CBHF=FFH65A71101F=4CHF=4DHF=7DH65A71110F=E2HF=E3HF=E7H65A71111F=64HF=65HF=65H5、 心得体会这是计算机组成原理的第一个实验，第一次接触，有点不知所措。后来根据书上的提示好不容易把线连完了，实验开始。刚开始不知道怎么操作，都是试探性的按照书上一步一步做，然后看结果是否和书上相符合。若是结果对了，我们才会继续往下做，否则我们就及时请教老师，弄清楚后继续操作。这次试验最有成就感的地方就是后面的课后作业与思考，我们把所有结果做出来了，虽然这个量有点大，但是只要会做了很快就根据灯的显示计算出结果。通过这次实验，使我对计算有了新的认识。实验二、 通用寄存器单元实验一、实验目的1 了解通用寄存器的组成和硬件电路2 利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，实现通用寄存器移位操作。了解通用寄存器的工作原理运用。三、实验说明（1） 寄存器实验构成（如图5）1 通用寄存器由2片GAL构成8位字长的寄存器单元。8芯插座RA-IN作为数据输入端，可通过端8芯扁平电缆，把数据数据输入端连接到数据总线上。2 数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制。用8芯插座RA-OUT作为数据输出端，可通过端8芯扁平电缆，把数据数据输出端连接到数据总线上。3 判零和进位电路由1片GAL、1片7474和一些常规芯片组成，用2个LED（ZD、CY）发光管分别显示其状态。 图5 寄存器布局图（2） 通用寄存器单元的工作原理（如图6）通用寄存器的核心部件为2片GAL，它具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上的数据打入通用寄存器。可通过设置X1、X0来指定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0Q7接入判零电路。LED（ZD）亮时，表示当前通用寄存器内数据为0。输出缓冲器采用74LS244，当控制信号RA-O为低时，74LS244开通，把通用寄存器内容输出到总线；当控制信号RA-O为高时，74LS244的输出为高阻。图6 通用寄存器原理图（3） 控制信号说明信号脉冲作用有效电平X0、X174LS198的工作模式ERA选通通用寄存器低电平有效RA-O通用寄存器内容输出至总线低电平有效RACK通用寄存器工作脉冲上升沿有效M在ALU单元中作为逻辑和算术运算的选择。在本实验中决定是否带进位移位0带进位1不带进位四、实验步骤（一）数据输入通用寄存器1 把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J1插座相连（对应二进制开关H16H23），把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。2 把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-0、M接入二进制拨动开关。请按下表接线。信号定义接入开关位号RACKPLS1孔X0H12孔X1H11孔ERAH10孔RA-OH9孔MH4孔3 二进制开关H16H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0100001042H置各控制信号如下：H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM110014 按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。5 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。$ 此时数据总线上的指示灯IDB0IDB7应该显示为42H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。（二）寄存器内容无进位位左移1 把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。2 实现左移功能，置各控制信号如下：H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM110013 按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。4 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值左移。$ 此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示为84H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。5 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示为09H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。（三）寄存器内容无进位位右移1 把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。2 实现右移功能，置各控制信号如下：H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM100013 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。4 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值右移。$ 此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示为21H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。5 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示为90H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环右移的现象。5、 心得体会这是计算机组成原理第二个实验，相比之前已经熟悉很多了。在阅读实验原理和实验目的之后，根据给出的表格将线连好，然后根据步骤依次操作，得出的结果和书上所描述的一致。通过这个实验，我了解了通用寄存器的组成和硬件电路，并掌握了利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能，所以这个实验非常成功。实验三 进位位控制、通用寄存器判零实验一、实验目的1 熟悉带进位位控制的算术逻辑运算器的组成和硬件电路2 用进位寄存器来实现带进位的左移、右移3 熟悉判零线路二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，实现带进位位的算术逻辑运算，通用寄存器实现带进位的左移、右移功能，理解通用寄存器的判零电路。三、实验说明（1） 进位和判零电路的实验构成进位和判零电路由1片GAL、74LS74和两个LED（CY、ZD）发光管组成。当有进位时CY发光管亮，ZD发光管亮表示当前通用寄存器的内容为0。图7 进位控制原理图（2） 进位控制的原理（如图7）1 进位电路与通用寄存器、ALU有着非常紧密的关系，算术逻辑单元的进位输出和通用寄存器带进位移动都会影响进位寄存器的结果。2 若实验者在做算术逻辑实验时，选择了算术运算方式，当ALU的计算结果输出至总线时，在CCK上来一个上升沿，将把74LS181的进位输出位（CN+4）上的值（为了统一进位标识，1表示有进位，0表示无进位），打入进位寄存器（74LS74）中，并且有进位时CY（LED）发光。3 在进行通用寄存器的数据移位实验时，把CCK和通用寄存器的工作脉冲接在一起，当选择带进位左移时，在工作脉冲下，通用寄存器的最高位将移入进位寄存器中，进位寄存器中的值将移入通用寄存器的最低位。当进位寄存器中的值为1时，CY（LED）发光，若进位寄存器中的值为0时，CY（LED）灭。同样在带进位右移时，也会产生这样的结果。4 通过把通用寄存器中的每一位做“或”运算，当寄存器的每一位为0时，ZD输出0，ZD（LED）发光四、实验步骤（1） 算术逻辑运算单元带进位位的加法运算实验1 把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J1插座相连（对应二进制开关H16H23），把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ2相连。2 把D1CK、D2CK、CCK用连线连到脉冲单元的PLS1上，把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二进制拨动开关（请按下表接线）。信号定义接入开关位号D1CKPLS1孔D2CKPLS1孔CCKPLS1孔EDR1H8孔EDR2H7孔ALU-OH6孔CNH5孔MH4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔S0H0孔3 按启停单元中的停止按钮，实验机停机并且把进位寄存器CY清零（CY灯灭），在本实验中使用算术逻辑单元作为进位发生器，按运行键，实验即进入运行状态。4 二进制开关H16H23作为数据输入，置65H（对应开关如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据0110010165H置各控制信号如下：H8H7H7H5H4H3H2H1H0EDR1EDR2ALU-OCNMS3S2S1S00111010015 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D1CK上产生一个上升沿，把65H打入DR1数据锁存器。通过逻辑笔来测量确定DR1寄存器（74LS374）的输出端，检验数据是否进入DR1中。6 二进制开关H16H23作为数据输入，置A7H（对应开关如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据10100111A7置各控制信号如下：H8H7H7H5H4H3H2H1H0EDR1EDR2ALU-OCNMS3S2S1S01011010017 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D2CK上产生一个上升沿，把A7H打入DR2数据锁存器。通过逻辑笔来测量确定DR2寄存器（74LS374）的输出端，检验数据是否进入DR2中。8 再置各控制信号如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR2ALU-OCNMS3S2S1S01101010019 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在CCK上产生一个上升沿，把74LS181的进位打入进位寄存器中，在有进位的情况下，CY指示灯亮，并且ALU-O为0，把计算结果输出到数据总线。$ 经过74LS181的计算将产生进位，即CN+4输出0，当把计算结果输出到总线时，数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示结果为0CH。（2） 带进位移位1 按启停单元中的停止按钮，实验机停机并且把进位寄存器CY清零（CY灯灭），在本实验中使用通用寄存器作为进位发生器，按运行键，实验即进入运行状态。2 把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J1插座相连（对应二进制开关H16H23），把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。3 把CCK、RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-0、M接入二进制拨动开关。请按下表接线。信号定义接入开关位号CCKPLS1孔RACKPLS1孔X0H12孔X1H11孔ERAH10孔RA-OH9孔MH4孔4 二进制开关H16H23作为数据输入，置81H（对应开关如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08位数据1000000181H置各控制信号如下：H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM110005 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把81H打入通用寄存器。6 此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示为81H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。置各控制信号如下：H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM010007 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。因进位寄存器CY的初始值为0，在RACK脉冲作用下将CY打入通用寄存器的最低位Q0。同时在RACK脉冲作用下把通用寄存器的最高位Q7（为1）打入进位寄存器CY，使CY灯亮，这样就实现了带进位的左移功能。8 同样置各控制信号如下，并且按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，可实现带进位的右移功能。H12H11H10H9H4X0X1ERARA-OM010005、 心得体会有了前两次的经验，现在接线都已经非常快了。这次的实验主要关于判断有无进位，在实验过程中，最低位都一直是1，就不考虑最低位，按照实验说明一步步操作，最后得出CY等于0（不亮），即表示无进位。这次实验，我熟悉了解了带进位控制的算术逻辑运算器的组成原理和硬件电路，并掌握了用带进位寄存器来实现带进位的左移、右移。实验过程中基本没什么问题，对于此次实验，我感觉非常满意。实验四 存储器和总线实验1、 实验目的熟悉存储器和总线的硬件电路2、 实验要求按照实验步骤完成实验项目，熟悉存储器的读、写操作，理解在总线上数据传输的方法。3、 实验说明（1） 存储器和总线的构成1 总线由一片74LS245、一片74LS244组成，把整个系统分为内部总线和外部总线。二片74LS374锁存当前的数据、地址总线上的数据以供LED显示。（如图8）图8 总线布局图2 存储器采用静态RAM（1片6264）3 存储器的控制电路由一片74LS32和74LS08组成。如图9图9 存储器控制电路布局图（2） 存储器和总线的原理1 总线的原理：由于本系统内使用8根地址线、8根数据线，所以使用一片74LS245作为数据总线，另一片74LS244作为地址总线（如图10）。总线把整个系统分为内部数据、地址总线和外部数据、地址总线，由于数据总线需要进行内外部数据的交换，所以由BUS信号来控制数据的流向，当BUS=1时数据由内到外，当BUS=0时数据由外到内。图10 总线单元2 由于本系统内使用8根地址线、8根数据线，所以6264的A8A12接地，其实际容量为256个字节（如图11）。6264的数据、地址总线已经接在总线单元的外部总线上。存储器有3个控制信号：地址总线设置存储器地址，RM0时，把存储器中的数据读出到总线上；当WM0，并且EMCK有一个上升沿时，把外部总线上的数据写入存储器中。为了更方便地编辑内存中的数据，在实验机处于停机状态时，可由监控来编辑其中的数据。图11 内存单元原理图（3） 控制信号说明信号名称作用有效电平BUS总线方向选择RM6264的读允许信号低电平有效WM6264的写允许信号低电平有效EMCK6264的写入脉冲信号上升沿有效CR监控对6264的读允许信号低电平有效CW监控对6264的写允许信号低电平有效M/C监控选择程序空间或微程序空间4、 试验步骤（一）存储器的写操作1 把内部地址总线AJ1（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J3插座相连（对应二进制开关H0H7），把内部数据总线DJ8与CPT-B板上的J2插座相连（对应二进制开关H8H15）。2 把EMCK连到脉冲单元的PLS1，WC、RC、BUS接入二进制的开关中（请按下表接线）。信号定义接入开关位号EMCKPLS1孔WMH22孔RMH21孔BUSH21孔3 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。4 二进制开关H0H7作为地址（A0A7）输入，置55H（对应开关如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值A7A6A5A4A3A2A1A08位数据0101010155H置各控制信号如下：H22H21WMRM、BUS015 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在EMCK上产生一个上升沿，数据从内部数据总线流向外部数据总线，将数据66H写入地址为55H的存储单元。（二）读存储器的数据到总线上1 保持刚做的实验中电源开启和线路连接不变，只拔掉内部数据总线DJ8与CPT-B板上二进制开关单元中的J2插座相连（对应二进制开关H8H15）的连接。2 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。3 二进制开关H0H7作为地址（A0A7）输入，置55H（对应开关如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值A7A6A5A4A3A2A1A08位数据0101010155H置各控制信号如下：H22H21WMRM、BUS106 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在EMCK上产生一个上升沿，数据从外部数据总线流向内部数据总线，将存储器55H单元的内容输出，应该为刚做实验中写入的数据66H。此时数据总线上的LED指示灯IDB0IDB7应该显示结果为66H。5、 心得体会这是实验是我做过的最有意思的一个实验。第一次我们在了解了原理之后，连接好线路之后，根据书上的范例级步骤输入数据并读出数据。后来第二次实验，老师叫我们输入一个电话号码并读出来，我觉得这个是非常有挑战性的。因为之前做的都是根据书上的来做的，很少有其他的思考。后来我们再次阅读原理之后，开始动手操作。先输入了两个数据测试我们的输入是否正确，然后我们开始输入一个电话号码，之后再一次读出。读出来之后，我感到非常有成就感。通过这次实验，我了解了存储器和总线的硬件电路，总线的传输控制特性。再根据之前老师讲的总线的性质和作用，我觉得我收获了很多。实验五 微程序控制单元实验一、实验目的1熟悉微程序控制器的原理2掌握微程序编制、写入并观察运行状态二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，熟悉设置微地址、微指令输出的方法。三、实验说明（一）微程序控制单元的构成（如图12）1 8位微地址寄存器由2片74LS161组成2 3片6264为微程序存储器3 24位微程序锁存器由3片74LS374组成。如图图12 微程序控制单元布局图（二） 微程序控制单元原理（如图13）图13 微程序控制单元原理图1 由于本系统中指令系统规模不大、功能较简单，微指令可以采用全水平、不编码的方式，每一个微操作信号由1位微代码来表示，24位微代码至少可表示24个不同的微操作控制信号。如要实现更多复杂的操作可通过增加一些译码电路来实现。2 增量方式来控制微代码的运行顺序，每一条指令的微程序连续存放在微指令存储器连续的单元中。3 每一指令的微程序的入口地址是通过对指令操作码的编码来形成的。在本系统指令码最长为8位，那么最多可形成256条指令。4 在微程序存储器的0单元存放取指指令，在启动时微地址寄存器清0，执行取指指令。5 每一段微程序都以取指指令结束，以取得下一条指令。6 在本系统内，MLD为置微地址的控制信号，MCK为工作脉冲。当MLD0、MCK有上升沿时，把MD0MD7的值作为微程序的地址，打入微地址寄存器。当MLD1、MCK有上升沿时，微地址计数器自动加1。四、试验步骤（一）准备工作1 将MD0MD7、MLD接入二进制开关上，将MCK、MOCK分别接入脉冲单元上的PLS1、PLS2上。请按下表接线信号定义接入开关位号MCKPLS1孔MOCKPLS 2孔MD0H0孔MD1H1孔MD2H2孔MD3H3孔MD4H4孔MD5H5孔MD6H6孔MD7H7孔MLDH23孔2 启停单元中的停止按钮，置实验机为停机状态。通过键盘把数据写入微程序存储器中，例如微地址0H中输入11H、11H、11H三个字节，在05H中输入55H、55H、55H三个字节，在06H中输入66H、66H、66H三个字节。键盘监控输入方法详情可参见附录一。3 键盘监控输入方法如下：a) 按键盘任意键进入键盘监控状态b) 自主菜单下选择“1”屏幕上显示：ADDRMICROCODE 00 xx xx xx光标定位在地址处，按“TAB”键在地址与微代码之间切换，在光标所在处，按数字键即可对地址或者微代码进行修改；按“LAST”键，修改后的微指令写入相应单元后，地址减1；按“NEXT”键或者“ENTER”键，修改后的微指令写入相应单元后，地址加1。c) 此处则应按“TAB”键切换到微代码处，输入11H、11H、11H三个字节，完毕后按“NEXT”键，直到地址为05H，相同方法输入55H、55H、55H三个字节，完毕后按“NEXT”键，在地址06H处输入66H、66H、66H三个字节，完毕后按“ENTER”键。输入完毕。（二）微地址打入操作1 按启停单元中的停止按钮，置实验机为停机状态，此时微地址寄存器被请零。2 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。此时微程序存储器为读状态，微地址寄存器（74LS161）确定了当前微程序存储器的地址，并且输出24位微操作（M0M23）。3 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿，把当前微程序存储器输出的微指令打入微指令锁存器。可在CPT-B上的微指令指示灯显示出当前微指令，应为11H、11H、11H。4 置MLD1，微代码的地址MD0MD7（对应二进制开关H0H7）为05H（对应开关如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0H23MD7MD 6MD 5MD 4MD 3MD 2MD 1MD 0MLD0000010105 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在MCK上产生一个上升沿，把MD0MD7打入74LS161，微地址指示灯MA0MA7将显示为05H，微程序存储器把05H单元的内容输出。6 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿的脉冲，把当前微指令打入微指令锁存器。可在CPT-B上的微指令指示灯显示出当前微指令，应为55H、55H、55H。（三）微地址+1操作1 置MLD1。2 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。3 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在MCK上产生一个上升沿，微地址寄存器自动+1。若原来微地址为05H，那么当前的微地址指示灯MA0MA7将显示为06H，同时微程序存储器输出06H单元中的内容。4 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在MOCK上产生一个上升沿，将微程序存储器输出的微指令打入微指令锁存器并输出。在CPT-B上的微指令指示灯应显示66H、66H、66H。5、 心得体会我觉得这个实验是我做过的实验中最难的一个。第一次做的时候根本没有搞懂要做什么，后来根据书上的提示步骤也不知道怎么做，做出来的结果也不对。后来我们就请教同学，根据他们做出来的结果来指导我们，但是还是不对。当时我们以为机器有问题或是连线不对之类的，暂时放弃了这个实验继续做后面的实验。后来第二次实验的时候，我们很仔细的连线，根据书上的提示步骤一步一步的做，然后有不懂的及时向老师请教。终于，我们把这个实验做出来了，结果也非常正确。最让人感到满足的不就是从失败走向成功吗？通过这个实验，我掌握了微程序控制器的原理，并利用微程序编制写入运行程序。这个实验还算比较成功。实验六 指令部件模块实验一、实验目的1 掌握指令部件的组成方式2 熟悉指令寄存器的打入方式，PC计数器的设置和+1操作，理解跳转指令的实现过程。二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，掌握数据打入指令寄存器IR1、PC计数器的重置，PC计数器自动+1和实现跳转指令的方法。三、实验说明（一）指令部件模块实验的构成（如图14）1 1片74LS374作为指令模块的指令寄存器IR1，另1片74LS374作为地址锁存器IR2。8芯插座PC-IN作为数据输入端，可通过8芯扁平电缆把数据输入端连接到数据总线上。2 2片74LS161作为PC计数器3 2片74LS245（同时只有1片输出）作为当前地址的输出。8芯插座PC-OUT作为地址输出端，可通过短8芯扁平电缆把地址输出端连接到地址总线上。4 1片74LS373来实现多种条件跳转指令（JZ，JC，JMP等条件跳转指令）图14 指令寄存器布局图（二）指令部件模块实验原理（如图15）1 指令寄存器IR1（74LS374）的EIR1为低电平并且IR1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入IR1，IR1的输出就作为本系统内的8位指令I0I7。在本系统内由这8位指令可最多译码256条不同的指令，通过译码可对应出这些指令在微程序存储器中入口地址，并且输出相应的微指令。2 2片74LS161组成了PC计数器，它由信号ELP、信号PC-O、脉冲PCCK来控制PC计数器+1和PC计数器置数操作。在停机状态下，由控制台置起始地址，给出打入脉冲并置入74LS161。当ELP0，PCCK有上升沿时可重新置PC值。当PC-O0、ELP1，PCCK是上升沿时把当前PC计数器+1，并且把PC计数器的值作为地址输出到地址总线上。3 置EIR为低电平，并且IR2CK有上升沿时，数据总线的数据打入IR2锁存器后，置IR2-O0、PC-O1，把IR2的值作为地址输出到地址总线上。4 74LS153是4选1的芯片，可通过JS0、JS1来选择用JC还是JZ来实现条件转移的指令JS0JS1功能00选择JZ 当通用寄存器为0时跳转01选择JC 当进位寄存器为0时跳转10选择JN 提供给用户自定义，JN=0时跳转10重新设置当前PC指针，实现JMP指令图15 指令寄存器原理图四、试验步骤（一）准备工作1 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。2 把EIR1，EIR2，PC-O，ELP，IR2-O，JS0，JS1接入二进制拨动开关重，把IR1CK，和IR2CK接入脉冲单元PLS1，PCCK接入PLS2中。用长8芯扁平电缆把PC-IN与CPT-B板上的二进制开关单元中的J3相连（对应二进制开关H0H7），PC-OUT用短8芯扁平电缆连接地址总线AJ1，其它控制信号请按下表接线信号定义接入开关位号IR1CKPLS1孔IR2CKPLS1孔PCCKPLS 2孔EIR1H20孔EIR2H19孔IR2-OH18孔PC-OH17孔ELPH16孔JS0H15孔JS1H14孔JZH13孔（二）PC计数器置数1 二进制开关H0H7作为数据输入，置05H（对应开关如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 08位数据0000010105H2 置控制信号如下：H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS110110113 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。4 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，把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的跳转指令。若要观察输出结果，再置信号PC-O0，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IAB0IAB7应显示05H。（三）PC计数器+15 完成上述实验后，重置控制信号如下：。H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS111101116 按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在PCCK上产生一个上升沿，因PC-O0，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IAB0IAB7应显示06H。（四）置当前指令寄存器5 二进制开关H0H7作为数据输入，置5FH（对应开关如下表）H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值D7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 08位数据010111115FH6 置控制信号如下：H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJS0JS101111007 按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。8 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I0I7应显示5FH。5、 心得体会这个实验我觉得相对还是比较简单的，主要就是掌握