实验指导-组成原理DICE-CP226实验6-12

1、实验六存储器EM实验【实验要求】利用CP226实验仪上的K16.K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现程序存储器EM的读写操作。【实验目的】了解模型机中程序存储器EM的工作原理及控制方法。【实验涉及的电路及原理】存储器EM由一片6116RAM构成，是用户存放程序和数据的地方。存储器EM通过一片74HC245与数据总线相连。存储器EM的地址可选择由PC或MAR提供。存储器EM的数据输出直接接到指令总线IBUS,指令总线IBUS的数据还可以来自一片74HC245。当ICOE为0时，这片74HC245输出中断指令B8cEM原理图连接线表连接信号孔接入孔作用状态说明1J2座J3座将K

2、23-K16接入DBUS7:0实验模式：手动2IRENK6IR.uPC写允许低电平有效3PCOEK5PC输出地址低电平有效4MAROEK4MAR输出地址低电平有效5MARENK3MAR写允许低电平有效6EMENK2存储器与数据总线相连低电平有效7EMRDKI存储器读允许低电平有效8EMWRKO存储器写允许低电平有效9CK已连PC工作脉冲上升沿打入10CK已连MAR工作脉冲上升沿打入11CK已连存储器写脉冲上升沿打入12CK已连IR.uPC工作脉冲上升沿打入计算机组成原理实验 【实验内容】实验1：PC/MAR输出地址选择置控制信号为：K5(PC0E)K4(MAROE)地址总线红色地址输出指示灯0

3、1PC输出地址PC地址输出指示灯亮10MAR输出地址MAR地址输出指示灯亮11地址总线浮空00错误,PC及MAR同时愉出PC及MAR地址输出指示灯亮以下存贮器EM实验均由MAR提供地址实验2：存储器EM写实验将地址0写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据00HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)按STEP键，将地址0写入MAR将数据UH写入EM0二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据11HK23K22

4、K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PC0E)K4(MAROE)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1101010按STEP键,将数据11H写入EMO将地址1写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据01HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PC0E)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1110111按STEP键，将地址1写入MAR计算机组成原理实验 将数据22H写入EM1二进制开关K23-K16用于DBU

5、S7:0的数据输入，置数据22HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)11O1O1O按STEP键，将数据22H写入EM实验3：存储器EM读实验将地址0写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据00HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为：K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1110111按STEP键，将地址0写入MAR读EMO置

6、控制信号为：K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1101101EMO被读出：11H将地址1写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据01HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为：K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1110111按STEP键，将地址0写入MAR读EM1置控制信号：K6(IREN)K5(PC0E)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EM

7、WR)1101101EM川被读出:22H实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验将地址0写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据00HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1110111按STEP键，将地址0写入MAR读EM0,写入IR及uPC置控制信号为：K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAROE)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)0101101EMO被读出:11H按STEP键,将E

8、MO写入IR及uPC,IR=UH,uPC=10H将地址1写入MAR二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据01HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K6(IREN)K5(PCOE)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)1110111按STEP键，将地址1写入MAR读写入IR及uPC置控制信号为：K6(IREN)K5(PC0E)K4(MAR0E)K3(MAREN)K2(EMEN)Kl(EMRD)KO(EMWR)0101101EM1被读出:22H按STEP键，将地址EM写入IR及uPC,IR=22H,uPC

9、=20H江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:_姓名学号:日期：_课程名称计算机组成原理实验室名称先骈楼4607实验名称实验六存储器EM实验指导教师成绩实验原理、目的：实验和内容：1.将数据33H写入存储器EM单元，然后读出数据到IR及uPC实现下表中的控制数据选择：步骤（二5控制信号K23-K16数据输入作用2.将55H写入写入存储器EM1单元，然后读出数据到IR及uPC实现下表中的控制数据选择：步骤（二号）控制信号K23-K16数据输入作用思考与解答：存贮器EM实验能不能由PC提供地址？怎么控制？实验七PC实验、pPC实验【实验要求】1、利用CP226实验仪上的K16.K23开关

10、做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现程序计数器PC的写入及加1功能。2、利用CP226实验仪上的K16.K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现微程序计数器jiPC的写入和加1功能。【实验目的】1、了解模型机中程序计数器PC的工作原理及其控制方法。2、了解程序执行过程中顺序和跳转指令的实现方法。3、了解模型机中微程序的基本概念。4、了解pPC的结构、工作原理及其控制方法。【实验涉及的电路及原理】1、PC实验PC是由两片74HC161构成的八位带预置记数器，预置数据来自数据总线。记数器的输出通过74HC245(PCOE)送到地址总线。PC值还可以通过74HC245(PC

11、OE_D)送回数据总线。DBUSODBUS1)DBUS2；DBUS32PCU)CK)LDPC；4RSTPCOE.D)DBUS4DBUS5QOQ1Q2Q3TCPOP1P2P3CEPSDBUS6PC原理图在CPP226中，PC+1由PCOE取反产生。当RST=O时，PC记数器被清0当LDPC=O时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC记数器当PC+1=1时，在CK的上升沿，PC记数器加一当PCOE=0时，PC值送地址总线PC打入控制原理图PC打入控制电路由一片74HC151八选一构成（ispl016实现）。ELPIR3IR2cyZLDPC1XXXX1000IX00000X1001X10001X010

12、1XXX0当ELP=1时，LDPC=1,不允许PC被预置当ELPH）时，LDPC由IR3,IR2,Cy,Z确定当IR3IR2=1X时，LDPC=O,PC被预置当IR3IR2=OO时，LDPC=】FCy,当Cy=l时，PC被预置当IR3IR2=O1时，LDPC=】EZ,当Z=1时，PC被预置连接线表连接信号孔接入孔作用状态说明1J2座J3座将K23-K16接入DBU7:0实验模式：手动2PCOEK5PC输出到地址总线低电平有效3JIR3K4预置选择14JIR2K3预置选择05JRZK2Z标志输入6JRCK1C标志输入7ELPK0预置允许低电平有效8CK已连PC工作脉冲上升沿打入2、iPC实验74

13、HC161是一片带预置的4位二进制记数器。功能如下:当RST=0时，记数器被清0当IREN=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入记数器当IREN=1时，在CK的上升沿，记数器加一TC为进位，当记数到F(1111)时，TC=1CEP,CET为记数便能，当CEP,CET=1时，记数器工作，CEP,CET=0时，记数器保持原记数值IBUS2R1ST6VCCti2grPOP1P2P3Q1Q2Q3TCCEPCETLKPEMR74HC161IBUS4IBUS5IBUS6IBUS7123cqcqqqtcP0P1P2P3BsuPC4uPC5uPC6uPC774HC161pPC原理图在CP226中，指令IBUS

14、7:0的高六位被接到pPC预置的高六位，呼C预置的低两位被置为0。一条指令最多可有四条微指令。微程序初始地址为复位地址00,微程序入口地址由指令码产生，微程序下一地址有计数器产生。连接线表连接信号孔接入孔作用状态说明1J2座J3座将K23-K16接入DBU7:0实验模式：手动2IRENKO预置1-iPC低电平有效3EMENKIEM存储器工作使能低电平有效4EMWRK2EM存储器写使能低电平有效5EMRDK3EM存储器读使能低电平有效6CK已连pPC工作脉冲上升沿打入【实验内容】实验1：PC加一实验置控制信号为:K5(PCOE)KO(ELP)TOC o 1-5 h z01按一次STEP脉冲键，C

15、K产生一个上升沿，数据PC被加一。实验2；PC打入实验二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据12HK23K22K21K20K19K18K17K16置控制信号为:K4(IR3)K3(IR2)K2(JRZ)KI(JRC)KO(ELP)LDPC黄色PC预置指示灯XXXX1100X10000X001011X00010X011XXX00每置控制信号后，按一下STEP键，观察PC的变化.实验3：MPC加一实验置控制信号为：K3(EMRD)K2(EMWR)Kl(EMEN)KO(IREN)1111按一次STEP脉冲键，CK产生一个上升沿，数据pPC被加一.实验4：rPC打入实验二进制开关

16、K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据12HK23K22K21K20K19K18K17K1600010010置控制信号为:TOC o 1-5 h zK3(EMRD)K2(EMWR)KI(EMEN)KO(IREN)1000当EMWR,EMEN=O时，数据总线(DBUS)上的数据被送到指令总线(IBUS)上。按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器卜iPC的黄色预置指示灯亮，表明pPC被预置。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入jiPC寄存器。江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:姓名二学号:日期J课程名称计算机组成原理实验室名称先啸楼4607实

17、验名称实验七PC实验、MPC实验指导教师成绩实验原理、目的：实验和内容：1.将数据33H写入PC,然后PC加一实现下表中的控制数据选择：步骤7,号）控制信号K23-K16数据输入作用2.将数据10H被写入pPC寄存器，然后uPC加一实现下表中的控制数据选择：步骤（信号）控制信号K23-K16数据输入作用思考与解答:【思考与练习】1、通过实验，将结果填写到相应的表格里。2、试描述程序计数器PC的作用。3、试描述微程序计数器pPC的作用。实验八实验仪键盘使用【实验要求】利用CP226实验仪上自带的键盘输入程序及微程序，并可以单步调试程序和微程序.【实验目的】掌握的实验仪键盘使用，及其控制方法。并可

18、以单步调试程序和微程序、编辑修改程序和微程序存储器。【实验内容】:DICE-CP226计算机组成原理实验仪可以用实验仪上自带的键盘输入程序及微程序，并可以单步调试程序和微程序，在显示屏上观察各内部寄存器的值，编辑修改程序和微程序存储器。显示屏的显示内容分四个主菜单:1、观察内部寄存器：2、观察和修改程序存储器：3、观察和修改微程序存储器；4、手动状态。四UPCPCAWM800Po00卜匚=71:IASTINOUT00000000LDRMAR00000000内部寄存器的内容分五页显示，用LAST或NEXT键向前或向后翻页。内部寄存器由程序执行结果决定,不能修改。见上右图:2、观察、修改程序存储器

19、内容：显示屏显示如右图，其中“Adr”表示程序存储器地址，“DB”表示该地址中数据。光标初始停在“Adr”处，此时可以用数字键输入想要修改的程序地址，也可以用NEXT和LAST键将光标移到“DB”处，输入或修改此地址中的数据。再次按NEXT或LAST键可自动将地址+1或将地址-1,并可用数字键修改数据。按MON键可以回到输入地址00的状态:见下图0n3.观察、修改微程序存储器内容：微程序存储器数据的观察、修改与上面程序存储器的观察修改方法相似，不同的是微程序要输入3个字节，而程序存储器的修改只要输入1个字节。微程序观察修改的显示屏显示如下图，其中“Adr”表示微to程序地址，“MH”表示微程序

20、的高字节，“MM”表示微程序的中字行，“ML”表示微程序的低字1匚“MH”、“MM”、“ML”使用实验仪键盘可以用三种方法调试程序，程序单步、微程序单步、全速执行。当用键盘调试程序3个字节和上右图的灯亮是对应的,uMAdLtMHMMML时，显示屏显示寄存器第一页的内容。STEP）为微程序单步执行键，每次按下此键，就执行一个微程序指令，同时显示屏显示微程序计数器、程序计数器、A寄存器、W寄存器的值。可以通过NX或LS键翻页观察其它寄存器的值，观察各个寄存器的输出和输入灯的状态。SCAL为程序单步执行键，每次按下此键，就执行一条程序指令，同时显示屏显示微程序计数器、程序计数器、A寄存器、W寄存器的

21、值。可以通过NX或LS键翻页观察其它寄存器的值。EX为全速执行键，按下此键时，程序就会全速执行，按键盘任一键暂停程序执行，并且显示当前寄存器的值.RG为中断请求键，按下此键时，会产生一个中断请求信号INT.RST复位键，按下此键，程序中止运行，所有寄存器清零（IR除外），举例：用键盘输入以下程序代码：（见右图）.按TV键，直到显示屏显示内容为.按NX键，光标移到“DB”下，显示屏为.按1,2两个数字键，显示屏为.按NX键，地址+1,显示屏为.按3,4两个数字键，显示屏为重复4、5两步，直到输入所有的程序代码。在第1步时，光标停在“Adr”处，可以按数字犍00o“F输入要修改的程序存储器的地址，

22、然后再按NEXT键输入程序代码。如果光标移到“DB”下，而此时又想改变地址，可以按MON键，将光标移回到“Adr”处，按数字键输入地址。输入微程序代码的方法与此相似，不同的是程序只需输入两个数字，即一个字行，而微程序要输入6个数字，即三个字节。如果多于6个数字会自动从右向左移动光标。如果输入不足6个数字就用NEXT或LAST翻页，则只有被改动的几个数字有效，其它数字不变。江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:姓名二学号:日期J课程名称计算机组成原理实验室名称先骈楼4607实验名称实验八实验仪键盘使用指导教师成绩实验原理、目的:实验内容:编制一条微指令：FFDFB8”先用8芯电缆连接J

23、1和J2,使系统处于非手动状态(注意)！L初始化系统(Reset),进入微程序存储器模式(口EM状态)，用X键观察OOH,01H,02H和03H地址中原有的微指令。.因为这条指令要放入03单元，为避免00,01和02地址中的指令影响，验证03中的指令，把这三个地址都送入FFFFFF指令。用LS键返回00H地址。给OOH,01H和02H地址打入FFFFFFH。.给03H地址打入FFDFB8H。卜mAdrMHMMML一03FFDFB8.再次观察OOH、01H.02H和03H地址中的微指令。确定修改成功。uPcPCAw03001122.在Rpc模式下验证功能：赋初值Ppc(03)pc(00)A(ll

24、)W(22)按STEP键观察微指令执行的过程。当口PC为03时，观测控制总线的红灯,观测A、W、D、L、R和OUT寄存器的数值。第三步、实施实验步骤：1.按上述5步进行实验。2.当uPC为03时记录观察到的现象。步骤(STEP)PCUPCAWDLROUT控制总线的红灯(哪个灯亮1234【思考与练习】这条微指令分几个步骤(STEP)做完？它实现的功能是什么？实验九程序转移机制（综合实验）一、实验目的.学习实现程序转移的硬件机制。.掌握堆栈寄存器的使用。二、实验原理程序转移：在任何一个程序段的内部，执行流程有顺序、分支、循环三种，而程序段之间又有相互调用（例如：调用子程序、中断服务、子程序返回、进

25、程调度、任务切换），看似很复杂，其实计算机硬件用非常简单的技术解决了这些问题。分支和循环总是可以相互替代，所以也常说程序段内的执行流程有顺序和转移两种，而程序段之间的调用也只是把执行流程转移到了另外一个程序段上。所以，任何复杂的程序流程，在硬件实现机制上只有两种情况：顺序执行和转移。硬件实现这两种情况的技术很简单：PC寄存器的自动加1功能实现程序顺序执行。PC寄存器的打入初值功能实现程序转移。当转移目标为本段内未执行过的指令时就形成分支，当转移目标是本段内执行过的指令时就形成循环，当转移目标为其他段的指令时就形成段间调用。可见：转移操作决定于“给PC赋值”，而转移类型决定于“所赋的值同当前指令

26、的关系”。.实验箱系统的程序转移硬件机制：当LDCP有效（0）时，PC被打入新值（赋初值），实现程序的转移。这一刻DBUS上的值就是转移的目标地址（被打入PC）,这个地址同转移指令所在地址的关系决定了转移类型。若LDCP为0是附带条件的，就形成“条件转移”。实验箱依靠“PC打入电路”实现“有进位”时转移和“计算结果为零”时转移，以及无条件转移。.子程序调用和保护断点:子程序的调用和返回是两次转移，特殊点在于：返回时转移的目标一定是调用时转移的出发点。为实现这个特点，在调用转移时必须把出发地址（断点）保存起来。这个“保存”还必须有两个要求：1.不被一般用户所知或改变。2.返回转移时能方便地找到它

27、。第一个要求决定了它不能被保存在数据存储区或程序存储区，第二个要求决定了返回指令的目标地址获得方法与其它转移指令完全不同，返回指令的目标地址一定从这个特殊的“保存区”得到，指令本身不需要再带目标地址，而其他转移指令必须自带目标地址。再考虑到子程序调用的“可嵌套性”，这个“保护区”里的数据应该有“先入后出”特点，这与“货栈”中堆放的货物相似，故称其为“堆栈”。堆栈的容量决定了子程序的嵌套深度。（高级语言程序也建立“堆栈”，但是用变量或数组变量在数据存储区开辟的一个堆栈功能子区，与这里的堆栈不同。）各系统实现堆栈的技术各不相同。实验箱系统用一个锁存器（574）构成堆栈寄存器（ST）由于574只能存

28、一个字节，所以本系统的子程序调用深度只有1级，不能形成子程序嵌套。.ST寄存器结构和子程序调用与返回控制信号:实验箱子程序调用和返回的结构由PC电路和ST电路组成。调用转移时，PC的当前值（断点）经下面的245送上DBUS,进入ST保存：然后给PC打入子程序入口地址（调用指令携带的目标地址）完成转子程序。返回转移时，返回指令开启ST的输出，并给出PC打入信号（无条件转移），于是ST保存的断点经由DBUS打入PC,实现子程序返回。三、实验内容.用手动方式实现子程序调用转移过程。（假设转子时PC值为11H,子程序的入口地址为50H）.用手动方式实现子程序返回转移过程。三、实验过程实验一&实验二1：

29、用手动方式实现子程序调用转移过程。（假设转子时PC值为11H,子程序的入口地址为50H）2：2.用手动方式实现子程序返回转移过程。思路：1：将PC（11H）存入ST（栈寄存器），2：PC改为50H3：程序返回将ST（11H）的值返回到PC步骤：1：K7STENK6连PCOEK5连ELP1101918连*2*/02：进入手动模式（TV/ME（在小键盘第一排第五个）按三次）3：实验步骤将PC改为11H：sten:lpcoe:0elp:0 x2xlx0:000（选中IN,数据通过IN送到PC）K23-kl6:00010001Step（显示ST:00PC:11）将PC压入ST：sten:Opcoe:l

30、elp:lx2x1x0:011（选中PC）Step（显示ST:11PC:11）PC改为50H：sten:1pcoe:0elp:0 x2xlx0:000（选中IN,数据通过IN送到PC）K23-kl6:01010000STEP（显示ST:11PC:50）将PC出栈到PC：sten:1pcoe:0elp:Ox2xlxO:010（选中ST）STEP（显示ST:11PC:11）江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:姓名_：_学号:日期：.课程名称计算机组成原理实验室名称先啸楼4607实验名称实验九程序转移机制（综合实验）指导教师成绩实验原理、目的：实验内容:通过小键盘输入，将程序（这是一个有

31、转移的程序）：Start:MovA,#08HLI：SubA,#01H程序地址机器码汇编指令指令说明007C08Start:MovA,#08H立即数08H存入累加器A023C01LI：SubA,#01H累加器A减104AC02JMPLI无条件跳转到程序地址02HJMPL1.先用8芯电缆连接J1和J2,使系统处于非手动状态.将机器码7C083C01AC02置入首地址为00H的EM中。输完机器码后按RST复位。按STEP键单步执行微程序观察其执行的过程，数据流向，uPCIRuM的变化。观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态,各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。条件跳转是否正确执行。实施实验

32、步骤：L按上述进行实验。2.记录观察到的现象。步骤(STEP)PCuPCAIRDLR控制总线的红灯（哪个灯亮123456789101112【思考与练习】实验按SCAL键单步执行程序的情况j程序它实现的功能是什么？实验十模型机综合实验（微程序控制器）在综合实验中，模型机作为一个整体来工作的，所有微程序的控制信号由微程序存储器皿输出，而不是由开关输出。在做综合实验之前，先用8芯电缆连接J1和J2,使系统处于非手动状态，这样实验仪的监控系统会自动打开W的输出允许，微程序的各控制信号就会接到各寄存器、运算器的控制端口。此综合实验使用的指令是模型机的缺省指令系统，系统自动默认装入缺省指令系统/非流水微指

33、令系统文件。在做综合实验时，可以用实验仪自带的小键盘和显示屏来输入、修改程序，用键盘控制单指令或单微指令执行，用LED或用显示屏观察各寄存器的值。实验仪上的键盘使用方法见第实验八实验仪键盘使用”。在用微程序控制方式做综合实验时，在给实验仪通电前，拔掉实验仪上所有的手工连接的接线。实验1：数据传送实验/输入输出实验MOVA,#12hMOVA,ROMOVa,ROMOVA,01HINOUTEND2.程序地址、机器码、汇编指令。程序地址机器码汇编指令指令说明007C12MOVA,#12立即数12H送到累加器A0270MOVA,R0寄存器R0送到累加器A0374MOVA,gR0间址的存储器内容送到累加器

34、A047801MOVA,01存储器01单元内容送到累加器A06C0IN端口IN内容输入到累加器A07C4OUT累加器A内容输出到端口011先用8芯电缆连接J1和J2,使系统处于非手动状态输入机器码按TV键选择EM顺序输入机器码：7C1270747801COC4输完机器码后按RST复位二：单步执行微程序按RST复位键后，PC=0,uPC=0uM输出24位微程序：CBFFFF此微指令为取指指令。注意下而这24个小灯，它就是uM的值。第一条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时:PC值为01（时钟上升沿PC+1）IR值为7C,uPC值为7c（指令码）uM输出为：C7FFF7（EM值送A）第二条

35、微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时:PC值为02（时钟上升沿PC+1）A值为12uPC值为7D（时钟上升沿uPC+1）uM输出为：CBFFFF（取指指令）第三条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时：PC值为03（时钟上升沿PC+1）IR值为70,uPC值为70（指令码）uM输出为：FFF7F7（R?值送A）第四条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时:PC值为03（时钟上升沿PC+1）A值为00uPC值为71（时钟上升沿uPC+1）uM输出为：CBFFFF（取指指令）第五条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时:PC值为04（时钟上升沿PC+1）IR值为74,uP

36、C值为74（指令码）uM输出为：FF77FF（R?值送MAR）第六条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时：MAR值为00uPC值为75（时钟上升沿uPC+1）uM输出为：D7BFF7（EM值送A）第七条微指令，按一次STEP键，完成一个时钟，此时：A值为7cuPC值为76uM输出为：CBFFFF（取指）用同样的方法执行余下的指令。按RST复位键后，也可以用SCAL或EX键执行指令。实验3：移位/取反实验先用8芯电缆连接J1和J2,使系统处于非手动状态1.将程序汇编成机器码程序地址机器码汇编指令指令说明007C55MOVA,#55立即数55H存入累加器A02D0RRA不带进位右移累加器A

37、03DCRLCA带进位左移累加器A04E4CPLA累加器A内容取反2：输入机器码按TV键选择EM顺序输入机器码：7C55DODCE4输完机器码后按RST复位二：单步执行微程序按一次STEP键，完成一个时钟，观察执行每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。用同样的方法执行余下的指令。也可以用SCAL或EX键执行指令。江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:姓名学号:一日期：一课程名称计算机组成原理实验室名称先啸楼4607实验名称实验十模型机综合实验（微程序控制器）指导教师成绩实验原理、目的：实验内容：移位/取反实验程序地址机器码汇编指令指令说明007

38、C55MOVA.#55立即数55H存入累加器A02DORRA不带进位右移累加器A03DCRLCA带进位左移累加器A04E4CPLA累加器A内容取反2：输入机器码：按TV键选择EM顺序输入机器码：7C55DODCE4输完机器码后按RST复位，单步执行微程序记录观察到的现象。步骤(STEP)PCuPCAIRDLR皿（十六进制）控制总线的红灯（哪个灯亮12345678910【思考与练习】实验按SCAL键单步执行程序的情况j程序它实现的功能是什么？实验11微指令系统实验实验目的：.读出系统已有的微指令，并理解其含义。.设计并实现微指令系统。目标.了解译码器、微指令结构的基本工作原理。.学习设计微指令的

39、方法。一.背景知识.微指令构造计算机组成原理实验译码器：前5次实验的每一项操作都是通过人工设置电键ki的位置一一Ki编码，然后给出一个CK脉冲来完成。如果有一个器件能给出对应与每个操作的ki编码，这个器件就可以代替我们来为操作译码产生控制信号，这个器件就是指令译码器，也叫控制器。常见的控制器有两种：用组合逻辑电路实现控制信号的逻辑电路结构和用存储器实现控制信号的微程序结构。微指令：把一个操作的控制总线编码放在一个存储单元中，同时给出调用这个单元的方法（例如：这个单元的地址），则对使用者而言，这个调用方法等价于控制总线编码本身，二者都称为微指令（不同场合具体指向不同或没有区别）。实验箱的微指令系

40、统：根据这个实验箱的功能、部件数量、必须的基本操作等要求，给它安排了24条控制线一控制总线宽度为24。相应地，每条微指令有24位、微程序存储器的每个地址也必须是24位的存储单元。于是厂家把3片8位存储器的对应地址并接在一起，构成一个24位的存储器。具体连接见下图1。于是，每选中一个地址，就有24位控制信号送上控制总线。控制zpz二二二二二二二二二二二二二二=VCCXRD*ERIEME1JEINTMARENIoUTEnIrrdICN*X2XOi人/Slv手动EMWRPC0EIRENELPMAROESTENRWRFENXJWENS2SO图1中3个6116的“写使能”端由两种控制方式，在手动方式下，

41、它们都接Vcc,所以不能写入，这意味着不能在手动方式下编写微指令：在程序（自动）方式下，由程序控制，可以写入数据编制微指令。开机时系统自动写入厂家编制的微指令系统。实验任务：编制一条微指令实现“A+肥后右移一位的值送OUT；把这条微指令放入微程序寄存器的03H单元；验证它的功能是否实现。第一步、规划实验要点：.该操作对应的微指令编码：由下知：“A+W”运算对应的控制总线编码为：c2clc0=000：“右移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为：c7c6c5=101；“数据总线值打入送OUT寄存器”对应的控制总线编码为：cl3=00这个操作的微指令编码：c23c0=llll1111110111

42、1110111000=ffdfb8H计算机组成原理实验 UPC7PPC0第二步、安排实验步骤：先用8芯电缆连接J1和J2,使系统处于非手动状态1,初始化系统(Reset),进入微程序存储器模式(口EM状态),用NX键观察OOH,01H,02H和03H地址中原有的微指令。.因为这条指令要放入03单元，为避免00,01和02地址中的指令影响验证03中的指令，把这三个地址都送入FFFFFF指令。用LS键返回00H地址。给OOH,01H和02H地址打入FFFFFFH。.给03H地址打入FFDFB8H。4.再次观察OOH、01H.02H和03H地址中的微指令。确定修改成功。.在Hpc模式下验证功能赋初值

43、UPC(03)pc(XX)A(ll)W(22)按STEP观察微指令执行的过程。当RPC为03时，观测控制总线的红灯，观测A、W、D、L、R和OUT,实现A+W右移一位送OUT的功能。第三步、实施实验步骤：步骤(STEP)PCuPCAWDLROUT控制总线的红灯(哪个灯亮uM(十六进制)1234L按上述5步进行实验.2.记录观察到的现象。江西师范大学计算机信息工程学院学生实验报告专业:姓名二导号:日期_课程名称计算机组成原理实验室名称先喊楼4607实验名称实验11微指令系统实验指导教师成绩实验原理、目的:实验内容：编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把这条微指令放入微程序寄存器

44、的02H单元；验证它的功能是否实现，A中存放数据33H。.这个操作的微指令编码：c23、。=.初始化系统(Reset),进入微程序存储器模式(uEM状态)，这条指令要放入02H单元.在Upc模式下验证功能赋初值upc()pc(XX)A(88H)W(XX).记录观察到的现象。步骤(STEP)PCuPCADLROUT控制总线的红灯(哪个灯亮uM(十六进制)1234【思考与练习】你对微指令有什么理解了？实验12中断实验实验要求：利用CPP226实验仪上的开关做控制信号，实现中断功能。实验目的：.学习实验箱感知中断的硬件结构和工作原理。.学习使用中断系统。了解模型机的中断功能的工作原理及中断过程中，申

45、请、响应、处理、返回各阶段时序实验原理背景知识程序中断：因“随机性”原因，使一个程序暂停执行，转而执行另一个程序，以处理随机事件，然后再返回原程序继续执行的过程成为“中断工中断同子程序调用有共同点：执行另一个程序，然后返回。所以在调用另一个程序(中断服务子程序)时必须保存断点。中断与子程序调用有一个根本区别：中断发生的时间是随机的(不可预知，但发生后应该如何处理是安排好的)，而子程序调用时间是安排好的，由程序员写下的调用指令决定。中断发生的“随机性”决定了“必须用硬件感知中断请求二不仅要保存断点，还必须保存现场二中断发生时间与正在运行的程序的无关性，使得整个系统在运行一个程序的同时，还能感知其它事件的发生！这是实时监控的技术基础、是多用户、