计算机组成原理试验指导书.pdf

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1、目 录第1章性能特点._ 31.1 系统功能及特点 31.2 实验系统组成 4第 2章实验项目_ 52.1 算术逻辑运算单元实验_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 5实 验 1、不带进位位逻辑或运算实验 7实验2、不带进位位加法运算实验 82.2 通用寄存器单元实验 10实 验 1、数据输入通用寄存器 11实验2,寄存器内容无进位位左移实验 12实验3、寄存器内容无进位位右移实验 122.3 进位控制、通用寄存器判零

2、实验_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _14实 验 1、算术逻辑单元带进位位的加法运算实验 15实验2、带进位移位实验 162.4 存储器和总线实验 18实 验 1、存储器的写操作 20实验2、读存储器的数据到总线上 202.5 堆栈寄存器实验 21实 验 1、对 4 个寄存器进行写入操作 22实验2、对 4 个寄存器进行读出操作 232.6 微程序控制单元实验 24实 验 1、微地址打入操作 26实验2 微地址+1操作 272.7 指令部件模块实验 28实

3、 验 1、PC计数器置数 31实验2、PC计数器加31实验3、置当前指令寄存器 312.8 时序与启停实验 322.9 模型机的总体设计 352.9.3.2.1 指令类型：372.9.3.2.2 操作数寻址方式及编码 37第3章综合实验的调试一_45实 验 1、实现普通的加、减法指令 51实验2、带进位运算的模型机 54第4章驻机键盘和液晶显示器的使用方式._ 604.1 键盘定义 604.2 操作方法 60第5章HKCPT软件简介和安装 635.1 HKCPT性能特点 635.2 软件安装和卸载 635.3 HKCPT软件界面介绍 635.4 菜单介绍 655.5 快速入门 70注意事项：在

4、做单元模块实验前，务必先将CPT-A总线上短8 芯扁平电缆及CPT-B上连线板全部拔离实验平台。做实验时，根据实验说明连接相关总线。可通过PC机 软 件（HKCPT）中的查看一刷新菜单来观察各寄存器当前值。第 1 章性能特点1.1 系统功能及特点1.1.1 提供各个基本功能模块我们在比较了国内的多家实验平台厂商的产品后，发现多数产品不是连线过于繁琐，就是由C P L D 来替代所有的硬件。市场需要-种连线不多，但具有灵活性的实验系统，不同设计方案，不同的连线方法，可以得到不同的结果。我们所提供的实验平台本身就是一个可运行的系统。整个系统采用功能模块化的设计思路，实验者可单独设计和调试各个功能模

5、块，最终实现一个新的系统，这样可大大减轻实验指导教师的工作量。整个实验平台提供了运算器模块、指令部件模块、堆栈寄存器模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和时序模块，以及用于调试和观察数据的监控模块。1.1.2组成结构整个系统采用总线结构，总线结构具有扩展能力强，结构简单清晰，连线方便快捷等特点。本实验平台的总线分为：内部、外部地址总线，内部、外部数据总线。整个系统的各个总线都布有测试孔，以便于测试。各模块的电源、地、地址数据总线已经按照标准连接完毕，控制信号都按各功能模块的布局引出，实验者可方便的定位各测试点。1.1.3 监控模块监控模块为实验调试和程序设计带来了相当的便利。实验者

6、可以通过监控模块来修改微程序和内存中的程序。为了实验的连贯性，系统中还提供了 F L A SH M E M ORY 来保存微程序和程序，掠电时内容不会丢失，实验者可随时保存和读取微程序与程序。为了使实验者随时观察数据和地址，实验平台提供了一块2*1 6 的液晶屏，可同时显示当前地址、当前总线上的数据和当前的微指令和一些关键寄存器的值。1.1.4 操作方式：单机方式：整个系统可单独使用，可通过2 4 个按键和液晶来编辑内存和微程序存储器中的数据，在系统运行时可监控所有关键数据。实验者使用拨动开关来产生二进制码进行微程序和程序的编写。联机方式：系统可与PC 机相连，PC 机上提供了 w i nd

7、o w s 界面的操作软件，实验者可在 PC 机上进行编辑、加载、动态调试等操作。1.2 实验系统组成本实验平台由两部分组成，左边为实验模块部分(C PT-A),主要分布着各个实验单元和监控单元。实验平台的右边为数据输出板(CPT-B),板上分布着24个二进制开关、若干个 LED发光二极管、DIP插座，还 有 1块用于显示当前状况的液晶板。CPT-A上的控制信号都通过2 根扁平电缆连到了 C P T-B 上。第2章实验项目2.1算术逻辑运算单元实验2.1.1 实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握7 4 L S1 8 1 的功能和应用2.1.2实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验

8、。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。2.1.3实验说明2.1.3.1 A L U单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片 7 4 L S1 8 1 构成8 位字长的ALU 单元。2、2片 7 4 L S3 7 4 作为2个数据锁存器（D R 1、D R 2）,8芯插座A L U-I N 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7 4 L S2 4 4 （输出缓冲器）来控制，8芯插座A L U-O U T 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。算术逻辑单元ALU-0 CNM S3 S2

9、SISO CCK 匚CYI 匚ZD059。ALU-IN054EDR2D2CK063ALU-OUTEDR1DICK74LS12AD45D49-LTo 7HS37A;LS1B1图 2-1-1D59XCI974LS32W 61睇一D63D64DAH0 2 J 7 I)AHI 23:;湍 fDBH0 1 .y3 A Q L/ACX)T o 7-t)A-O6KC20?A。I AQ 3A-O$8 A Q-AEUWT算术逻辑单元2.1.3.2 A L U单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的 EDR1为低电平，并且DICK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。同样使EDR2为低电

10、平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。算术逻辑运算单元的核心是由2 片 74LS181组成，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（SO、SI、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、D R 2内的数据。由 于 DR1、D R 2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-0为低电平时，74LS244导通，把 74LS181的运算结果输

11、出到数据总线；当 ALU-0为高电平时，74LS244的输出为高阻。2.1.3.3控制信号说明2.1.4 实验步骤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DR1CKDR1寄存器工作脉冲上升沿有效DR2CKDR2寄存器工作脉冲上升沿有效SOS374LS181工作方式选择M选择逻辑或算术运算CN有无进位输入CCK进位寄存器的工作脉冲上升沿有效ALU-074LS181计算结果输出至总线低电平有效实 验 1、不带进位位逻辑或运算实验 把 ALU-IN（8 芯的盒型插座）与 CPT-B板上的二进制开关单元中J01插座相连（对应二进制开关H16H23）,把

12、ALU-OUT（8 芯的盒型插座）与数据总线上的DJ02相连。把 DICK和 D2CK用连线连到脉冲单元的PLS1上，把 EDR1、EDR2、ALU-O、SO、SI、S2、S3、CN、M 接入二进制开关（请按下表接线）。按启停单元中的运行按钮，使实验平台处于运行状态。信号定义接入开关位号DICKPLS1孔D2CKPLS1孔EDR1H8孔EDR2H7孔ALU-OH6孔CNH5孔MH4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔SOH0孔 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D7D6D5D4D3D2D1DO8 位数据001

13、1001133H置各控制信号如下:H8H7H6H5H4H3H2HIHOEDR1EDR2ALU-OCNMS3S2S1SO010111110 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 D IC K 上产生一个上升沿，把 33H打入DR1数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定D R 1寄 存 器（74LS374）的输出端，检验数据是否进入DR1中。按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 D2CK上产生一个上升沿的脉冲，把 55H打入DR2数据锁存器。经 过 74LS181的计算，把运算结果（F=A或 B）输出到数据总线上，数据总线上的LED显示灯IDB0-IDB7应该显示为77H。实验2、不带进位位加法运算

14、实验 二进制开关H16-H23作为数据输入，置 33H（对应开关如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2DIDO8 位数据0011001133H置各控制信号如下:按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 D IC K 上产生一个上升沿，把 33H打入DR1数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定D R 1寄 存 器（74LS374）的输出端，检验数据是否进入DR1中。H8H7H6H5H4H3H2HlHOEDR1EDR2ALU-OCNMS3S2SISO010101001 二进制开关H16H23作为数据输入，置 55H（对应开关如下表）。H23H22H

15、21H20HI9H18H17H16数据总线值D7D6D5D4D3D2DIDO8 位数据0101010155H置各控制信号如下:H8H7H6H5H4H3H2HlHOEDR1EDR2ALU-OCNMS3S2SISO100101001 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 D 2C K 匕产生一个匕 升沿，把 55H打入DR2数据锁存器。经 过 74LS181的计算，把运算结果（F=A 加 B）输出到数据总线上，数据总线上的LED显示灯IDB0MDB7应该显示为88H,2.1.5 实验思考验 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

16、器的输出，填写以下表格来进行分析和比较。DR1DR2S3S2S1soM=0（算术运算）M=1CN=1CN=0逻辑运算65A70000F=F=F=65A70001F=F=F=65A70010F=F=F=65A70011F=F=F=65A70100F=F=F=65A70101F=F=F=65A70110F=F=F=65A70111F=F=F=65A71000F二F二F=65A71001F=F=F=65A71010F=F=F=65A71011F=F=F=65A71100F=F=F=65A71101F=F=r=65A71110F=F=F=65A71111F=F=F=附 74LS181的逻辑方式M=1逻

17、辑运算M=0算术运算S3 S2S1 SO逻辑运算CN=1（无进位）CN=0（有进位）0000F=/AF=AF=A 加 10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加 10010F=/ABF=A+/BF=(A+/B)加 10011F=0F=减 I（2 的补）F二()0100F=/(AB)F=A 加 A/BF=A 加 A/B 加 10101F=/BF=(A+B)加 A/BF=(A+B)力 口 A/B 加 10110F=ABF=A减 B 减 1F=A 减 B0111F=A/BF=A/B 减 1F=A/B1000F=/A+BF=A 加 ABF=A 加 AB加 11001F=/(A eB )F=A

18、 加 BF=A 力 口 B 力 口 11010F=BF=(A+/B)力 口 ABF=(A+/B)加 AB 加 11011F=ABF=AB 减 1F=AB1100F=1F=A 加 AF=A加 A 加 11101F=A+/BF=(A+B)力 口 AF=(A+B)加 A 加 11110F=A+BF=(A+/B)力 口 AF=(A+/B)加 A 加 11111F=AF=A 减 1F=A2.2 通用寄存器单元实验2.2.1 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2.2.2 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。了解通用寄存器单元的

19、工作原理运用。2.2.3 实验说明RACKR-OUTERARA-INx ax iRA-OUT2.2.3.1 寄存器实验构成：（如图2-2-1）1、通用寄存器山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，可通过短8 芯扁平电缆，把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，可通过短8 芯扁平电缆，把数据输出端连接到数据总线。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 2212.2.3.2 通用寄存器单

20、元的工作原理：（图2-2-2）通用寄存器单元的核心部件为2 片 G A L,它具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能都由X I、X 2信号和工作脉冲RACK来决定。当 置 ERA=0、X0=l、Xl=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X0、X I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RA-0为高时，74LS244的输出为高阻。G A L方程如下：Clk,OEpin 1,11;A,

21、B,C,D pin 3,4,5,6;QA,QB,QC,QD pin 18,17,14,13;SO,SI,SIL,SIR pin 8,9,2,7;Q=QD,QC,QB,QA;I=D,C,B,A；SL=QC,QB,QA,SIL;SR=SIR,QD,QC,QB;equationsQ:=SO&S1&I#SO&!S1&SR#!S0&S1&SL#!SO&!S1&Q;q.、，、RA（）f RA Q6-Q5-Q4-Q3-Q2-Q 1-QO010移t_ 1带进位Cf-Q7-Q6-Q5-Q4-Q3-Q2-Q 1 -Q0011循环右1移1 _ 1循环左Q7-Q6-Q5-Q4-Q3-Q2-Q 1-QO100移1 _

22、t带进位CY-Q7-Q6-Q5-Q4-Q3-Q2-Q 1-QO101循环左1 f移1 _ 12.4 存储器和总线实验2.4.1 实验目的熟悉存储器和总线的硬件电路2.4.2 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。2.4.3 实验说明2.4.3.1存储器和总线的构成1、总线由1 片 74LS245、1 月-74LS244组成，把整个系统分为内部总线和外部总线。2 片74LS374锁存当前的数据、地址总线上的数据以供LED显示。（如图24-1）2、存储器采用静态1 片 RAM（6264）3、存储器的控制电路由1片 74LS32和 74LS08组成。（

23、如图2-4-2）BUSAJ1|:IAB7 IAB6 IAB5 I何 IAB3 IAB2 IAB1 IABO j RN5 数 据 总 线 即；二;31图2412.4.3.2存储器和总线的原理02 5 74HC245内存UH EMCK RH6264图242RNC DIQKXM74LS081、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1片 74LS245作为数据总线，另 1 片 74LS244作为地址总线（见 图 24-3）。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

24、内到外，当 BUS=0时，数据由夕 卜 至U内。总线单元D2Q3 BUSIDBOIDB11DB2IDB35IDB46IDB57IDB68IDB7STOP 19 八EDIR74HC245BOB2B3B4BiBr17 ODB1 一上，2?54ODBSIB。11 ODB774HC244D3IAB01A1wOABOIAB141Y21Y31Y416 OAB1IAB2 614 OAB2IAB31A4pQAB3IAB44H却2YIQAB4IAB6IAB7彭22YY322Y4QAB5OAB6OAB7图 2 4 32、由于本系统内使用8根地址线、8位数据线，所 以6264的A8A12接地，其实际容量为256个

25、字 节（如 图2-4-4）。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，RM=0时，把存储器中的数据读出到总线上；当W M=0,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，在实验平台处于停机状态时，可由监控来编辑其EMCK中的数据。D1SA1 L74LS32图 2 4 42.4.3.3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

26、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2.4.4 实验步骤实 验 1、存储器的写操作 把内部地址总线AJ1（8 芯盒形插座）与 CPT-B板上的二进制开关单元中J03插座相连（对应二进制开关H0-H7）,把内部数据总线DJ8与 CPT-B板上的J02插座相连（对应二进制开关H8H15）o 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WMH 2 2 孔RMH 2 1 孔BUSH 2 1 孔 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 EM C K 上产生个上升沿，数据从内部数据总线流向外部数

27、据总线，将数据66H写入地址为55H的存储单元。实验2、读存储器的数据到总线上 在做好实验1 的基础上，保持电源开启和线路连接不变，只拔掉内部数据总线D J8与CPT-B板上的J02插 座（对应二进制开关H8H 15）的连接。流向内部数据总线，将存储器55H 单元中的内容输出，应该为实验1 中的写入的数据66H o此时数据总线上的指示灯IDB0-IDB7显示结果66H。2.5堆栈寄存器实验2.5.1实验目的1、熟悉堆栈概念2、熟悉堆栈寄存器的组成和硬件电路2.5.2 实验要求按照实验步骤完成实验项目，对 4个堆栈寄存器进行读出、写入数据操作。2.5.3 实验说明2.5.3.1堆栈寄存器组实验构

28、成（图2-5-1）本系统内有4个寄存器R 0 R 3,寄存器组由4个 7 4 L S 3 7 4 组成，由 1 片 7 4 L S 1 3 9（2-4译码器）来选择4个 7 4 L S 3 7 4,并且由2片 7 4 L S 3 2 来组成控制线。8芯插座R-I N、R-O U T作为数据输入、输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输入、输出端连接到数据总线上。I RCK SA SB UR RR RA-0图 2-5-12.5.3.2堆栈寄存器组原理（图2-5-2）由 S A、SB两根控制线通过7 4 L S 1 3 9 译码来选择4个寄 存 器（7 4 L S 3 7 4）。当 WR=0时，表示数

29、据总线向寄存器写入数据，RCK为寄存器的工作脉冲，在有上升沿时把总线上数据打入7 4 L S 1 3 9 选择的那个寄存器。当 R R=0 时，7 4 L S 1 3 9 所选择的寄存器上的数据输出至数据总线。在本系统内使用了 W R=0 作为写入允许，R C K 信号为上升沿时打入数据、R R=0 时数据输出。图 2-5-22.5.3.3控制信号说明：2.5.4 实验步骤信号名称作 用有效电平SA、SB选通寄存器低电平有效RR数据读出允许低电平有效WR数据写入允许低电平有效RCK寄存器写入脉冲上升沿有效实 验 1、对 4 个寄存器进行写入操作 将 R-1N（8 芯盒形插座）与 CPT-B板上

30、的二进制开关单元中J03插座相连（对应二进制开关 H0-H7）,R-OUT可通过短8 芯扁平电缆与数据总线上DJ4相连。把 RR、WR、SA、SB接入二进制拨动开关（SA,SB借用XO,X I的 H12,H11孔）,把 RCK连到脉冲单元的PLS1（请按下表接线）。1、把数据写入寄存器R0 二进制开关H0-H7作为数据（D0D7）输入，置 11H（对应开关如下表）信号定义接入开关位号RCKPLS1 孔RRH15 孔WRH14 孔SAH12 孔SBH11 孔H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08 位数据0001000111H 按启停单元中的运行按钮，置实验平

31、台为运行状态。置 WR=O、RR=1、SB=O、SA=O(对应开关如下表)。H15H14H12H11RRWRSASB1000 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 RCK上产生一个上升沿的脉冲，把 11H打 入 R0寄存器。2、把数据写入寄存器R1 置二进制开关H0H7(D0D7)为 2 2 H,各控制信号对应开关如下表。H15H14H12HllRRWRSASB1010 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 RCK上产生一个上升沿的脉冲，把 22H打 入 R1寄存器。3、把数据写入寄存器R2 置二进制开关H0H7(D0D7)为 3 3 H,各控制信号对应开关如下表。H15H14H12HllRRWR

32、SASB1001 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 RCK上产生一个上升沿的脉冲，把 33H打 入 R2寄存器。同理：置二进制开关H0H7为 44H,RR=1WR=O、SA=1、SB=1,在 RCK脉冲作用下把 44H打入R 3寄存器。实验2、对 4 个寄存器进行读出操作 置 WR=1、RR=O、SB=O、SA=O(对应开关如下表)。此时把寄存器RO数据读出H15H14H12HllRRWRSASB0100 总线数据IDB0-IDB7指示灯将显示11Ht,保持RR、W R的值不变(RR=O,W R=1),可通过分别设置SB、SA为 10、01、11把RI,R2,R 3中的值显示在总线上。观察寄

33、存器输出的数据是否与上实验中写入的数据相同。附：74LS139的逻辑74LS139输入输出SBSAYOY1Y2Y3选择寄存器XXHHHHX000111RO011011RI101101R2111110R32.6微程序控制单元实验2.6.1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2.6.2实验要求按照实验步骤完成实验项目，掌握设置微地址、微指令输出的方法2.6.3实验说明2.6.3.1微程序控制单元的构成：（如图2-6-1）1、8位微地址寄存器由2片74LS161组成2、3片6264（3*8位）为微程序存储器3、24位微指令锁存器由3片74LS374组成（g）微 程

34、 序 控 制 单 元rtft7 M6 M5 E4 n M M 2 nM rw)图2612.6.3.2微程序控制单元原理：（如图2-6-2）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，每一个微操作控制信号由1位微代码来表示，2 4位微代码至少可表 示2 4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。在木系统内指令码最长为8位，那么最多可形成256条指令。4、在微程序存储器的0

35、单元存放取指指令，在启动时微地址寄存器清零，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，M L D为置微地址的控制信号，M CK为工作脉冲。当MLD=O、M CK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MLD=1、M C K有上升沿时，微地址计数器自动加1。D30XL9s MDO（XL98 M D lfXL96 MD2CXL99 M ICXLIO!XL102 SXL I S、r wTO00Pl QIP2 Q2P3 Q3CEPCET CLK.PEMR4LS1611415T_ 1 2,T iMCK:D51MA4 2IA 1YIB2A

36、 2Y2B3A 3Y3B4A 4Y4B4BG4 MCMOABI 3MAS 57 MOSOAB5 6MA6 119 MO6OAB6 10MA7 H2 MO-OAH，”S I 5 1GND|-5 aI1.SI57XL?MOCKXL5 MLDX U 2 MCKXLI8 VOCQ-FSTX1J9 G S D Q-ii微程序控制V C，kllX S：O6264GND!1 CMDO 3?M。/12 CMD1 4S ll/13 CM【）2 7u i q i6 M：715 CMD3 8U2 Sta/16 19 CMD-18LX9 M Xi,M o d k il yj1OECLK74LS374MQXL7|近72

37、M2XL73XL74.O M 3M.75O M 4M6决77M7XL78 M8XL79r j M 8XL80M9XL81XL2M ilXL83X1.8IXL8SXI.86/、“4XL8XI.X-O M 17M18M4t9XL9012.QMI9XL9I少Y 2 0X1.92 U QM2I-O M 2 22.6.4 实验步骤：将 MD0MD7、MLD接入二进制的开关上，将 MCK、MOCK分别接入脉冲单元上的PLSK PLS2上。（请按下表接线）。信号定义接入开关位号MCKPLS1孔MOCKPLS2孔MD0HO孔MD1H1孔MD2H2孔MD3H3孔MD4H4孔MD5H5孔MD6H6孔MD7H7孔M

38、LDH23孔 按启停单元中的停止按键，使实验平台处于停机状态。通过键盘把数据写入微程序存储器中，例如微地址0 H 中输入UH、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。键盘监控的使用方法请参阅第4 章 键盘监控。实验1、微地址打入操作 按启停单元中的停止按键，使实验平台处于停机状态，此时微地址寄存器被清零。按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。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 2 4 位微操作（M0M23）按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，

39、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,UHo 置 M LD=0,微代码的地址MD0MD7（对应二进制开关H0H7）为 05H（对应开关如下表）。H7H6H5H4H3H2H1H0H23MD7MD6MD5MD4MD3MD2MD1MD0MLD000001010 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在 M C K 上产生一个上升沿，把 MD0-MD7打入74LS161,微地址显示灯MA0-MA7将显示0 5 H,微程序存储器把05H 单元的内容输出。按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在 MOCK

40、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，在 CPT-B板上的微指令指示灯应显示55H,55H,55H。注 意：微代码由3 片 74LS374作为微指令锁存器，它的0E端已经接地，只要MOCK端上有上升沿，即可锁存并输出微代码。实验2 微地址+1操作 置 MLD=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 MCK上产生一个上升沿，微地址寄存器自动加1。若原来微地址寄存器的值为0 5 H,那么当前的微地址显示灯MA0-MA7将显示06H,同时微程序存储器输出06H 单元中的内容。按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在 M OCK上产生一个上升沿

41、，将微程序存储器的输出的微指令，打入微指令锁存器并输出，在 CPT-B板上的微指令指示灯应显示66H,66H,66Ho2.7指令部件模块实验2.7.1 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操作，PC计数器的设置和加1操作，理解跳转指令的实现过程.2.7.2 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IRl、PC计数器的重置，PC计数器自动加1 和实现跳转指令的方法。2.7.3 实验说明2.7.3.1指令部件模块实验的构成：1、1 片 74LS374作为指令模块的指令寄存器IR 1,另 1 片 74LS374作为地址锁存器IR28 芯插座PC-IN作为数据输

42、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。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 74LS153来实现多种条件跳转指令（JZ,JC,JM P等跳转指令）。画指令寄存器D57D58FLS161IR2-口网口sHS二一JLr10KX8znjP C-0 U T 0047I图 2-7-12.7.3.2指令部件模块原理：（如图2-7-2）1、指令寄存器IRl（74LS374）的EIR1为低电平并且IR1CK有上升沿时，

43、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1017。在本系统内由这8 位指令可最多译码256条不同的指令，通过编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PCQ、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ELP=O,PCCK有上升沿时可重新置PC值。当PCO=0、ELP=1,PCCK是上升沿时把当前PC计数器加1,并且把PC计数器的值作为地址输出到地址总线上。3、置 E1R2为低电平，并且IR

44、2CK有上升沿时，数据总线的数据打入1R2锁存器后，置IR2-O=0,PC-O=1时，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JSO、JS1来选择用JC 还是JZ 来实现条件跳转的指令JS1JSO功 能00选择J Z 当通用寄存器为0 时跳转01选择J C 当进位寄存器为0 时跳转10选择J N 提供给用户自定义，JN=O跳转11重新设置当前PC指针，实现JM P指令2.7.4 实验步骤 在启停单元中按“运行”按钮，使实验平台处于运行状态。把 E1R1,EIR2,PC-0,IR2-0,ELP,JSO,JS1 接入二进制拨位开关中。把 IR1CK和

45、 IR2CK接入脉冲单元PLS1,PCCK接 入 PLS2中。用长8 位扁平电缆把PC-IN与CPT-B板上的二进制开关单元中J03相 连（对应二进制开关H0-H7）,PC-OUT用短8位扁平电缆连接地址总线AJ1,其他控制信号清按下表接线。信号定义接入开关位号IR1CKPLS1 孔.IR2CKPLS1 孔PCCKPLS2 孑 LEIR1H 2 0 孔EIR2H 1 9 孔IR2-0H 1 8 孔PC-OH 1 7 孔ELPH 1 6 孔JSOH 1 5 孔JS1H 1 4 孔JZH 1 3 孔XC2,P0 I；。p.”-1 二 ；1 :r -,，P i,.一 、I T”RINXL38XL37

46、XL36XL3sIR2CKHR21RICKE1R1指令寄存器实 验 1、PC计数器置数 二进制开关HOH7作为数据输入，置 05H（对应开关如下表）。H7H6H5H4H3H2HlHO数据总线值D7D6D5D4D3D2DIDO8 位数据0000010105H 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。置控制信号如1、：H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-0PC-0ELPJSOJS11011011 按脉冲单元中的PLS 1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

47、，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=o,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。实验2、PC计数器加1 完成实验1 后，重置各控制信号如F：H20HI9H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-0PC-0ELPJSOJS11110111 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,P C 计 数 器 为 0 6 H,并且输出至地址总线。此时地址总线上的指示灯IA

48、B0-IAB7 应显示 06H。实验3、置当前指令寄存器 置控制信号如下:二进制开关H0-H7作为数后输入，置 5FH（对应开关如下表）。H7H6H5H4H3H2H1H0数据总线值D7D6D5D4D3D2D1D08 位数据010111115FH 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。H20H19H18H17H16H15H14EIR1EIR2IR2-OPC-OELPJSOJS10111100 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1017应显示5FHo2.8 时序与启

49、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:启停单元!10 DA-g 2 3 e-E z a-e 启停电路由1片 7474、1 片74LS08 组成，1 4 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）时序电路由1片 74LS157、2片 74LS00、4 个 LED脉冲指示灯（PLS 1、PLS2、PLS3、PLS4）组成。当 LED 发光时,表示有上

50、升沿产生。（如图 2-8-2）图 2-8-1 时 序 单 元XI4LS。74LS。口N1SB151图 2-8-22.8.3.2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个卜.升沿，此时高电平被打入寄存器中，信号RUN=1、STOP=0,使实验平