组成原理实验内容

实验一：脱机运算器实验实验目的：深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，2片AM2901的级连方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。实验仪器及药品：TEC-2000实验仪实验原理及内容：步骤：1、将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX10（单步、8位、脱机）；先按一下RESET 按键，再按一下START按键，进行初始化。2、按下表所列操作在8位机上进行运算器脱机实验，结果如表所示。其中D1取为01H，D2取为10H；通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制倍，通过8位数据开关向运算器提供数据（高8位的数据开关），通过指示灯观察运算结果及状态标志。运算I0-I8ABSCiSSTSSH压START前压START后ALU输出CZVSALU输出CZVSD1+0R0不用0000000010001H01H0000D2+0R1不用0001000010010H000010H0000R0+R1R000010000000010011H000021H0000R0-R1R000010000010010001H0000F1H1000R1-R0R10000000101001000FH10000EH1000R0R1R10000000100001000FH10000FH1000R0R1R000010000000010001H100001H1000R0R1R00001000000001000EH100001H1000/（R0R1）R0000100000000100FEH10000EH10012*R0R0不用00000000100FEH1001FCH0001R0/2R0不用00000000100FCH00017EH0001结果分析：由结果可知，只要按AM2901芯片功能给出其相应的控制信号，即可完成相应的功能。另AM2901操作周期如下： A、B口数据锁存 通用寄存器接收 即在下降沿时，A、B口数据锁存器锁存数据，在低电平时通用寄存器接收数据，因此在压START前，ALU输出为结果，压START后，产生高电平到低电平的变化，此时ALU输出的结果存入通用寄存器中，而ALU则输出操作再次被执行的结果，但该结果没有存入通用寄存器中，则下次操作时使用的寄存器值为存入值（表中表现为压START前值）。实验二：控制器部件教学实验实验目的：通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如ADD、MOV、OUT、MVD、JRC、RET等指令）的功能、格式和执行流程后，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到的目的是：1、 深入理解计算机控制器的功能、组成知识2、 深入地学习计算机各类典型指令的执行流程3、 对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念4、 学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术实验仪器：TEC-2000教学计算机实验内容：1、将教学机左下方的5个拨动开关置为11111（单步、手动置指令、组合逻辑、8位、联机）2、按RESET键3、通过高8位的数据开关SWH置入指令操作码，观察每组基本指令的节拍流程：A组指令：ADD R0，R1（1） 置SWH=（2） 按RESET键，节拍指示灯T4-T0显示01100（3） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示01000（4） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00000（5） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00010（6） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00110（7） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00100B组指令：MVD R0，01H（1） 置SWH=（2） -（6）同A组指令（7） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00111（8） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00011（9） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00001C组指令：JC（1） 置SWH=（2） （6）同A组指令（7） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00111（8） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00011（9） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00001（10） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00100D组指令：JMP（1） 置SWH=（2）（6）同A组指令（7）按START键，节拍指示灯T4-T0显示00101（8）按START键，节拍指示灯T4-T0显示00100分析：通过以上实验可以看到，复位后每条指令执行需5个公共节拍，即复位后指令寄存器PC（R5、R4）清零，送指令地址低8位，送指令地址高8位及取指令，除此之外，A组指令需一步完成，B组指令需三步完成，C组指令执行节拍不一致，需4步、6步或8步完成，D组指令需2步完成。4、通过高8位的数据开关SWH置入指令操作码，观察每组扩展指令的节拍流程：A组指令： ADC R0，R1（1） 置SWH=（2） （6）同基本指令公共节拍（7）按START键，节拍指示灯T4-T0显示00100B组指令：INPT（1） 置SWH=（2） （6）同基本指令公共节拍（7） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00111（8） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00011（9） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00001（10） 按START键，节拍指示灯T4-T0显示00100分析：扩展指令中，公共节拍与基本指令相同，除公共节拍外，A组指令需一步完成，B组指令需四步完成。5、 单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的控制信号。（1） 置开关SWH（根据指令编码）（2） 先按RESET键，再连续按START键，观察每一步节拍及控制信号如下表：A组指令节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC21100101010101010100011001001000000000010001010100010001000110010010000000000000010101000000100010000011000000001000101010101010111000100000110000001011011000101000100000000100001100000000010100ADD000000011010001000000000000000010000000B组指令节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC21100101010101010100011001001000000000010001010100010001000110010010000000000000010101000000100010000011000000001000101010101010111000100000110000001011011000101000100000000100001100000000010111MVD11010000101000100010001000001100000000100011MVD11010000101010101110001000001100000000110001MVD11010000001000000000110001110000000000C组指令节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC21100101010101010100011001001000000000010001010100010001000110010010000000000000010101000000100010000011000000001000101010101010111000100000110000001011011000101000100000000100001100000000010111JC1110101010101000100010001000001100000000100011JC1110101010101010101110001000001100000000110001JC111010100010100010000000C100010100000000000100JC111010101010101010111000110001010001000000D组指令节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC21100101010101010100011001001000000000010001010100010001000110010010000000000000010101000000100010000011000000001000101010101010111000100000110000001011011000101000100000000100001100000000010101JMP1111111110110110101000001100010000000000000100JMP1111111110110100100000001100010000000000006、 选择几条扩展指令，将其控制信号表达式写入7片GAL中，单步方式下，通过指示观察扩展的几条扩展指令的控制信号是否与设计的一致。7、 用教学机已实现的基本指令和扩展的几条指令编写程序并运行，测试扩展的几条指令是否正确。例：测试ADC指令（1） 在PC机上运行PCEC文件，设置PC机的串口为1（2） 置控制开关为00111（连续、内存读指令、组合逻辑、8位、联机）（3） 按RESET，再按START（4） 在命令提示符状态下输入：A 2000（5） 从地址2000H开始输入下列程序 MVD R0，01 MVD R1，10 STC（6） 按回车退出编辑状态（7） 在命令提示符状态下输入：A 2006（8） 在地址2006H处输入RET（9） 回车退出编辑状态（10） 用E命令输入ADC R0，R1的代码71H，即在命令行提示符状态下输入：E 2005（11） 输入71（12） 回车退出编辑状态（13） 用G命令运行前面的源程序，在命令行提示符状态下输入：G 2000（14） 运行结果为R0=12，R1=10分析：通过结果可验证扩展的正确性，由于扩展指令只有操作码无助记符，因此不能在A命令下输入，只能使用E命令在相应的内存地址键入。使用同样的方法可验证其它扩展的指令。实验三：存储器部件教学实验实验目的：通过看懂教学计算机中已经使用的几个存储器芯片的逻辑连接关系和用于完成存储器容量扩展的几个存储器芯片的布线安排，在教学计算机上设计、实现并调试出存储器容量扩展的实验内容。其最终要达到的目的是：1、 深入理解计算机内存储器的功能、组成知识2、 深入地学懂静态存储器芯片的读写原理和他们组成教学计算机存储器系统的方法（即字、位扩展技术），控制其运行的方式实验设备：TEC-2000教学计算机实验内容：1、 将6116RAM芯片右侧的插针断开，将标有/CS的圆孔针与标有MEM/CS的一排圆孔针中地址为0000BFFF的一个用导线相连。2、 有E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。输入命令E A000，回车后依次输入若干数据，回车结束；输入命令D A000，可看到从A000开始的内存单元内容为刚刚输入的值3、 断电重启，用D A000命令可看到刚刚输入的值丢失。分析：6116的容量为2K字节，所以其对应的地址空间有重叠，A000H-A7FFH为其中的一个。RAM为随机存取存储器，其内容可随意输入，但断电后数据丢失。4、 将28C64EEPROM芯片右侧的插针断开，将标有/CS的圆孔针与标有MEM/CS的一排圆孔针中地址为4000-5FFF的一个用导线相连。将ROM芯片两边标有VCC/MWR 3个插针下面2个短接，标有A11/MWR 3个插针上面2个短接，标有2764 2个插针断开，标有/MRD GND 3个插针上面2个短接5、 用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。（方法同RAM扩展），可看到数据被写入6、 断电后重启，用D命令察看刚刚写过的内存单元，数据没有变化7、 用A命令向该内存空间写一条指令，用U命令反汇编，可看到写入结果有时不正确。分析：28C64为电可擦写的ROM，断电后数据可保存。当其写入时要求有一定的写入时间，因此用A命令写时，有时结果不正确，即时间短，不能完成写入。实验四 基础汇编语言程序设计实验目的：1、学习和了解TEC-2000八位机监控命令的用法2、学习和了解TEC-2000八位机的指令系统3、学习简单的TEC-2000八位机汇编程序设计 实验仪器：