一、實驗目

實驗用寄存器實二、實驗要AX、BXCX、DX通用寄存器的數(shù)據寫入三、實驗原R0下降沿有效。準雙向I/O輸入輸出端口用于置數(shù)操作，經2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據總線相圖2-3-3通用寄存器數(shù)據通四、實驗內容及結實驗連連信號接入作有效電12W總線字長：0=16位字操作，1=834567源寄存器奇偶位：0=偶尋址，1=8M189目標寄存器編址：0=CX，1=DX，定義到目標寄存器奇偶位：0=偶尋址，1=寄存器的讀①RXW=0DI、OP2.3.5通用寄存器“手動／搭接”目的W0000↓CX字0001↓CL(R0)偶字節(jié)001X↓CH(R1)奇字節(jié)0100↓DX字0101↓DL(R2)偶字節(jié)011X↓DH(R2)奇字節(jié)②CX、DX寄存器通過“I/OCX、DX1122h寄存器I/O寄存器

③X2X1X0=001SI、XP2.3.6通用寄存器“手動／搭接”源編W001000CX字001CL(R0)偶字節(jié)01XCH(R1)奇字節(jié)100DX字101DL(R2)偶字節(jié)11XDH(R2)奇字節(jié) CX、DX顯示CX讀關閉CX、DX寫使能，令RXW=1，按程分別讀顯示CX讀讀讀顯示DXK19

五、實驗總AX、BXCX、DX通用寄存器的讀寫操作，掌握了通用寄一、實驗目

實驗雙I/O實I/O二、實驗要I/O三、實驗原Dais-CMX16+向用戶提供的是按準雙向原理設計的十六位輸入/I/O1”0FFFFh2-3-4所示。該口外接I/O口的輸入輸出狀態(tài)。發(fā)光管在高電2-3-4準雙向I/O電I/O2-3-5I/O274LS245緩沖與數(shù)據總線相連，I/O274LS574鎖存后輸出，鎖存器的輸入端與數(shù)據總線相連。 I/O口數(shù)據通四、實驗內容及結實驗連連信號接入作有效電12W總線字長：0=16位字操作，1=83456源奇偶位：0=偶尋址，1=7I/OM1789M19目標寄存器編址：0=CX，1=DX，定義到搭接方I/O的尋址定I/O編W1000I/O編W10000IO字10IOL偶字節(jié)X1IOH奇字節(jié)目的I/O編W000↓IO字10↓IOL偶字節(jié)X1↓IOH奇字節(jié)I/O口寫操作（輸出OUTI/O,AXAXI/OI/OI/O允許I/OAX

K17

I/O口讀操作（輸入INCX，I/OI/O口內容送CXI/OI/O

I/O口的字節(jié)操作（偶輸入，奇輸出I/OOUTIOH，IOLS7~S0I/O

K17

五、實驗總本次實驗學習了雙向I/O口的輸入/輸出特性，了解了器構成原理，完成了寄存器與I/O口的 一、實驗目

實驗址總線組成實二、實驗要三、實驗原SP亦可視為地址寄存器，它的堆頂指向數(shù)據與程序指針存取地址。2-3-6地址總線組成通11位程序地針AR為址。addr地址的通路見圖2-3-6。其尋址范圍為0~7FFh。16位數(shù)據地2-3-6ARLDAR=0四、地址部件電2-3-7地址部件控制電五、實驗內容及結程序計數(shù)器PC實驗中按復位鈕亦可實現(xiàn)計數(shù)器動淸零2.6.1定義的目的編碼控PC1I/O部S10~S0IP=0時按單拍按鈕，E/M=0S10~S0PC計E/M=1PC1。

2.3.7PC程序計數(shù)器目標 DRCK下降沿入 XPC保 ↓PC ↓PC裝連信號接入作有效電12W總線字長：0=16位字操作，1=83源奇偶位：0=偶尋址，1=45678PC9當IP有效時，E/M：0=PC裝載，1=PCSPAR程序計數(shù)器PC的寫入、讀出與加PC通過“I/OPCI/OI/O讀關閉PC

K23

K23

PCPC置數(shù)操作完成后，按上流程中后兩步的要求，關閉PC寫使能（K23、K22=11打PC輸出三態(tài)門（K10~K6=00000PC0100h。PC沿PC計數(shù)器加1并送數(shù)據總線，PC程序計數(shù)器和數(shù)據總線單元的顯示器應顯示0101h。繼PC與數(shù)據總線的內容。2、地址寄存器實2-3-7AR274LS57416合組成主存地址總線。它的清零端由外理器單元直控,上電時鎖存器自動淸零，手動實AR定義為字寫入寄存器，運用中局限于字寫，字節(jié)寫會數(shù)據指針的錯誤侵入，因此在AR的操作過程中并非不支持而是不允字節(jié)寫。地址寄存器AR打I/O單AR顯AR顯在手控/ARW、LDARDRCK（CP脈沖）三信號組合控制地址的置數(shù)操作。本實驗以總線上準雙向I/O部件的S15~S0為I/O單AR顯AR顯

3、堆棧寄存器實2-3-7SP框由274LS574鎖存器構成16位堆棧指針，鎖存器的輸入端與總SP指針以SP+2退至原始位置。在手控/搭接態(tài),SPW、SPWDRCK（CP脈沖）三信號組合控制棧指針的置數(shù)操作。本實驗以總線上準雙向I/O部件的S15~S0為置數(shù)源。當W=0、SPW=0時按單柏S15~S0SP。SPP82.2SP打撥動“I/OSPI/O

SP讀關閉SP寫使能，令SPW=1按程完成 五、實驗總

實驗六位數(shù)據總線實二、實驗要通過總線的數(shù)據傳遞實驗，建立“奇偶”概念，字尋址中對字節(jié)操作的動態(tài)定義三、實驗原2-3-8字與字節(jié)體WW=1時，字長寬度為八位，2-3-9所示的奇（八位）與偶（八位）互通的字節(jié)總線。2-3-9奇偶互通字節(jié)總線體系源奇偶的運D7~D0G（偶字節(jié)）!W（字長）XP（源奇偶）G（奇字節(jié)）=!XP（源奇偶）2-3-9所示的奇偶總線由字長“W”和源奇偶“XP”動態(tài)呈現(xiàn)以下三“1為“0G（“1為“0G（為“1目的奇偶的!O（偶字節(jié)）!OP（目的奇偶!O（奇字節(jié)）W（字長）OP（目的奇偶均為“0）=“0）=“0“1數(shù)據傳遞規(guī)系統(tǒng)在十六位原理計算機的字操作中動態(tài)地融入了字節(jié)操作的過程其源奇偶總線2.3.7十六位總線傳遞規(guī)W000字傳遞（十六位傳遞100偶送偶（低位送低位101偶送奇（低位送X10奇送偶（送低位X11奇送奇（送四、數(shù)據傳遞實實驗連連信號接入作有效電12W總線字長：0=16位字操作，1=83源部件奇偶標志：0=偶尋址，1=4567目標部件奇偶標志：0=偶尋址，1=8AXM17十六位數(shù)據傳送（字傳遞X0=100OP=000（AXW(M17)=0I/OAX寄存器，操作步驟如下：I/O單

K17

低位到低位（偶送偶X0=100OP=100（AXW(M17)=0I/OAL寄存器，操作步驟如下：I/O單

K17

低位到（偶送奇X0=100OP=101（AXW(M17)=0I/OAH寄存器，操作步驟如下：I/O單

K17

到低位（奇送偶X0=100OP=X10（AXW(M17)=0I/OAL寄存器，操作步驟如下：I/O單

K17

到（奇送奇X0=100OP=X11（AXW(M17)=0I/OAH寄存器，操作步驟如下：I/O單

K17

五、實驗總驗，建立“奇偶”概念，了字尋址中對字節(jié)操作的動態(tài)定義器讀寫實驗一、實驗目

實驗 器讀寫實熟悉和了解器組織與總線組成的數(shù)據通路二、實驗要按照實驗步驟完成實驗項目，掌握部件在原理計算機中的運用三、實驗原（DBus（IBus概念的十六位信息體系，該體系AddBus由PC指針和AR指針分時提供，E/M控位圖2-3-10器數(shù)據通四、器分類與尋器組織本系統(tǒng)主器由兩個部分組成，詳見下表程數(shù)器源與目的尋W01110010X1W01110010X1程序00010X1數(shù)據W010010X1程序00010X1數(shù)據五、實驗內實驗連連信號接入作有效電12W總線字長：0=16位字操作，1=83源部件奇偶標志：0=偶尋址，1=4567器地址段定義：0=AR指針，1=PC8器寫使能：0=器9ARPC器數(shù)據段讀寫操數(shù)據段寫操作（字11223344556601122h址

K23

令K21=10002~0005h33445566數(shù)據段讀操作（字0~0005h0I/O單

AR地址寫

關閉AR寫令

RAM→總1122h0002~0005h單元的內器程序段讀寫操程序段字節(jié)①寫入必須從定義地址入手，然后再進入程序器的寫入。 PCPC+1的話PCPC+1指令完成下續(xù)地址的讀寫操作。 PCPC+1址

K23

K22

K22按照上述PC裝載寫入與 ~0005寫入12345678h程序段字節(jié)PCPC+1址

選 [PC]→總

[PC+1]→總

K23

K23K22=11

按照上述PC裝載讀出與 讀出的流程分別讀 ~0005h單元內容，應五、實驗總步了解了部件在原理計算機中的運用一、實驗目

實驗六位機運算器實ALU二、實驗原2-4-1所示。ALUCPLD描述。運算器的輸274LS245三態(tài)門與數(shù)據總線相連，2AX、BX的數(shù)據輸入端分別由474LS574I/O輸入輸出端口用來274LS245三態(tài)門與數(shù)據總線相連。2-4-1運算器數(shù)AX、BXO2~O0三、運算器功能編2.4.1ALU運算器編碼MM00000001A—B—0010001101000101A—01100111M1000B10011010A-10111100110111101111A四、設置初始狀K23~K0置“1M23~M0示例 算術運字算術運字寫操作（置數(shù)操作通過“I/OAXBXI/O

讀字讀操作（AXBX讀讀讀K23~K0=全

字算術運算（不帶進位加MS2S1S0（K15K13~K11=0100，F(xiàn)UNAX+BX的結果。K13~K11=0101，F(xiàn)UN字節(jié)算術運偶字節(jié)寫（置數(shù)操作撥動“I/OALBL

讀偶字節(jié)讀操作（AL讀讀讀K23~K0=全

偶字節(jié)減法運算（不帶進位加MS2S1S0（K15K13~K11=0100，F(xiàn)UNAL+BL的結果。K13~K11=0101，F(xiàn)UN示例 邏輯運字邏輯運字寫操作（置數(shù)操作撥動“I/OAXBXI/O

讀字讀操作（AXBX讀讀讀K23~K0=全

K13~K11=1101K13~K11=1100字節(jié)邏輯運偶字節(jié)寫操作（置數(shù)操作撥動“I/OALBLI/O

偶字節(jié)讀操作（ALBL內容送數(shù)據總線讀讀讀讀

①若運算控制位設為（MS2S1S0=1111）F=ALAL②若運算控制位設為（MS2S1S0=1000）F=BLBLMS2S1S0（K15K13~K11=1101，為邏輯與，F(xiàn)UNALBL的結果。MS2S1S0（K15K13~K11=1100，為邏輯或，F(xiàn)UNALBL奇字寫操作（置數(shù)操作撥動“I/OAHBHI/O

奇字節(jié)讀操作（AHBH內容送總線讀關閉AH、BH寫使能，令K17=K18=1，按程分別讀AH、讀讀讀K23~K0=全

①若運算控制位設為（MS2S1S0=1111）F=AHAH②若運算控制位設為（MS2S1S0=1000）F=BHBHK13~K11=1101K13~K11=1100實驗思驗證表 ALU運算器編碼表所列的運算功能AX=6655h、BX=AA77h的情況下，改變運算器的功能設置，觀察運算器的輸出，2.4.2ALU運算器真值運算控運算運算結M000010CCA-B-0001BBDERLC0010CCAARRC001108910100A-0101RL01102244RR01110891取BXB1000AA77AX取NOT100199AAAXA-1010665401011AOR11003366AAND11011100AX1110取AXA1111示例 移位運本示例以累加器AX為移位的源與目的寄存器就是說移位是通過累加器AX實現(xiàn)的，這種規(guī)范的設計理念使的運算器能夠與通用計算機指令系統(tǒng)相吻合。移位執(zhí)行過①②③④（最低移入數(shù)據的最（最根據循環(huán)移位時進位位是否一起參加循環(huán)可將循環(huán)移位分也稱大循環(huán)?！舨粠нM位循環(huán)左移：各位按位左移，最移入最低位◆不帶進位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最◆帶進位循環(huán)左移：各位按位左移，最移入C中，C中內容移入最低位◆帶進位循環(huán)右：各位按位右移，最低位移入C中，C中內容移入最移位運算實①K23~K0全置“1”M23~M0I/OAX

K13、K11AX的右移結果應為 （丟失（K6=1K11的電位，再按【單拍】鈕，AXAL的移位變化。2.4.3移位編碼M0111011000110010一、實驗目

實驗令總線運用實二、實驗要，，三、實驗原指令總線（IBUS）2-4-11所示，在取指操中指令信息由主存流向指令寄存器IR和指令譯ID，若取操作數(shù)亦可經三態(tài)門四、數(shù)據通2-4-11十六位指令總線數(shù)據通五、實驗項指令寄存器2-4-11所示的IR框由274LS574鎖存器構成16位指令寄主要用于存放操作IR15~IR8提供內存地址。指令編譯器2-4-11ID框由指令編譯電路（CPLD）11位微地址寄存器，主要用于存放指令排序器所定義的指令起始微地址（亦可稱為指令的微程序地址。ID的輸入端經指令排序格110600~7FFh256條指令的微運行，其容納率達通用計算機三操作碼指令排序格11000000E0h、C0h、B0h、80h、60h、40h、20h、00h。這里僅闡述了指令系統(tǒng)起始微的形成途徑與排序格式它的執(zhí)行涉及微控制器原理，操作碼的定018（字節(jié)004（半字節(jié)指令寄存器的操作方IR01↑-01 00 T4上升沿打0000IR字0001IRL偶字節(jié)001XIRH奇字節(jié)1、指令寄存器IR字打撥動“I/OIR

K21K16

2、指令寄存器IR偶字撥動“I/OIRI/O

K21K16

3、指令寄存器IR奇字撥動“I/OIRI/O

K21K16

4、指令寄存器IR取指以PC為地址，向程序器EM存放指令碼，通過指令總線將指令碼打入指令寄

K23

K23~K21

機器指令寫入成功后K23~K0為“1M23~M0控位顯示燈。然后令K2=0，點亮M2控位顯示燈，按【單拍】按鈕執(zhí)行取指微操作，把指令碼20h打入ID指令譯，uPC自動轉入機器指令“20h”的微地址640h，ID按程完成取指微操作。M23~M0燈滅

邏輯左移1

一、實驗目

實驗控制器實二、實驗要通過控制器實驗，理解計算機工作過程，建立計算機整機工作概念三、控制器組控制器是計算機的指揮和控制中心，由它把計算機的運算器、器、I/O設備等聯(lián)系如圖2-4-13所示，本系統(tǒng)控制器由組合邏輯與邏輯集合組成。兩者按獨立控制器2-4-13控制器組成框組合邏輯2-4-13PLDXC9572獨立組成，在器邏輯如圖2-4-13所示的CM框為邏輯型微程序控制器它是采用邏輯來實現(xiàn)的，也由于它增加了一級控制器，所以指令的執(zhí)行速度比組合邏輯控制器慢。組合邏輯與邏輯結如圖2-4-13所示，本系統(tǒng)控制器由組合邏輯與邏輯集合組成PLA控制器，它是吸關于組合邏輯控制器實，組合邏輯控制器由大規(guī)?？删幊唐骷能涍壿嬙O計定義，渉及器件的開發(fā)環(huán)境，四、微程序控制微程序控制的實質是用程序設計的思想方法耒組織微操作控制邏輯用規(guī)整的邏輯微程序控制器的組成結控制器2-4-14CM2626416116共三片靜態(tài)器平行組成。它們的地址通路由微程序計數(shù)器μPC0~7FF.控制器設有段微址，2片6264的數(shù)據端在段微址的指示下分時輸出下址與微控制信息，并和6116的數(shù)24個途經三態(tài)門驅動的微控制位（M23~M0表2.4.8微指令 結構定微程序計數(shù)器

2-4-143161uPC計數(shù)器，計數(shù)器從運算標志PSW、中斷請求標志INQ等標志中捕捉因變分量。計數(shù)器的輸出端組成12位微地址總線，控制微程序器的尋址。其中ua11為段微址，電路構造中與2片6264的地址1② ② ⑤u10u10……③E/M2-4-14微程序控制器原微程序的執(zhí)2-4-14PCEM主存中根據ID譯中的指令碼把微地址形成電路產生的機器指令起始微地址打入μPC從μPC所指定的CM控制器單元分時輸出微操作控制字段與下續(xù)微地址控制PSW、INQ等標志送往微地址形成電路，產生下條微指令的地址，進入與執(zhí)行下條微指令。如此循環(huán)，直到一條機器指令的微程序全部執(zhí)行完畢。μd10 微操作命 目的微操 運算微操 源微操 識別判斷 A102-4-15微指令控制格微指令格式的所有微命令進行編碼。2-4-153524個操作控制位分別由識別判斷M18~M8輸出字為十一位的后續(xù)微地址。⑴識別字①M4、M1、M0Iμ、Icz、Ids2.4.9手控態(tài)識別字段編011000001101100②M2

2.4.10取指控制一覽010↑010↑010↑*IP為“1PCMWR為“0③M3IEP722.4.5~2.4.7⑵運算字⑶源控制M10~M8X2、X1、X0P82.2⑷目的控制M19~M17o2、o1、o0P82.2⑸直接控制①M6定義為字長控位W，當W=“0”時當前總線寬度為十六位；若W=“1”根據總線②M7XUXP“0WXP“1在器或指令操作數(shù)字段為源的尋址中，XP可指定操源的途徑，亦可作為識別控位用。③M16OPCPUOP=“0”時目的工作寄存器為偶操作，若總線寬度W=“0”時以字為目標，遇W=“1”時以字節(jié)為目標；若OP=“1”目的工作寄存器為奇操作，以奇字節(jié)為目標。在器或指令操作數(shù)字段的目的尋址中，OP可指定目標操作途徑，亦可作為識別控位用?！?“0IMA⑥M21EM/RM主存及指令寄存器IR寫命令MWRMWR=“0IR=“1”時執(zhí)行器的寫入操作。當MWR=“0、IR=“0”時執(zhí)行指令寄存器IR寫入操作?！?E/M=“0PCE/M=“1PC+1PCAddrE/M=“0ARAddr地址總線。⑹下址M18~M8組成μD10~μD0M18~M8輸出下續(xù)取址微操作成將現(xiàn)行指令從器中取出送往指令寄存器IR，并執(zhí)行PC+1，指向程序指令的下址。IRPC+1IR奇單元，執(zhí)行操作數(shù)的。在同一機器周期內按字節(jié)方式分時實現(xiàn)十六位指令寄存器的打入操作。五、控制器特約定初始復位單元微程序定uPC【返回】鍵亦可實現(xiàn)微計數(shù)器動淸零 下址 微指令控制取指周期微址與微操作 控制器定義001h單元為取指微，下址由指令譯ID 下址 微指令控制中斷控制微址與微操作 下址 微指令控制六、微控制器實微控制器的格式及控位定義渉及機器指令的設計結合模型機運用實踐加予闡述與指令微地址的形成實PCEM主存寫入指令碼，然后模80送 置“180送

，uPC自動轉入機器指令“00h600h，ID關閉控 取指 邏輯左移1，uPC自動轉入機器指令“00h600h，ID關閉控 取指 邏輯左移1 下續(xù)微地M23~M0燈 K22 按【返回】 按【單拍】按PC≥004h后，每按一次【單拍】按鈕，uPC隨機散轉。后續(xù)微地址的形成實其后續(xù)微地址的定義可由設計者指定或由設計者指定的下址與識別判斷字段指定的條件組合產生。⑴增量計數(shù)當前當前當前“1當前當前當前 按【單拍】按 按【單拍】按

⑵絕對變址K4K1

⑶條件變址ud10~ud1ud0。①進位變址CY燈I/OS10~S0模擬非因變分量部分的微地址，因變分量部分通過進位1CY燈令

令

K14CY燈CY燈

K14②零標志變址實I/OS10~S0模擬非因變分量部分的微地址，因變分量部分通過運首先按【返回】鍵，清零運算寄存器AX、BX，令X2~X0=111，然后按程操作Z ZZK5

K5K1

K11K5

K1⑷中斷變址用微地址與中斷請求源INQ兩個部分組成，微總線指定為“001h其中ud1=/INQINQ=“1”時，即無中斷請求時它的后續(xù)微地址為001h，執(zhí)行機器指令的取指操作；遇INQ=“0”003h，執(zhí)行中斷響應微程序。實驗時以準雙向I/O部件S10~S0模擬產生取指微地址，由中斷組成機制產生中斷請求信號INQ，觀察取指與中斷響應微程序地址的形成。IEQ燈XINTINT相連接，“1IEQ燈

K4K1

K16K3=00K4K1IAQ燈

K16K3=11K4K1七、實驗總器實驗，理解計算機工作過程，建立了計算機整機工作概念。一、實驗目

實驗九基本模型機的設計與實5二、實驗設Dais-CMX16+計算器組成原理教學實驗系臺三、實驗原通路的控制將由微程序控制器來完成，CPUEM主存中取出一條機器指令到指令執(zhí)行結四、指令系76431OP-0其中OP-CODE為操作碼段，位于指令字節(jié)高三位（IR7~IR5）；第四位IR4是保留位，指定為零；低四位為源與目的寄存器地址，它們的編碼見下表；Addr定義操作數(shù)或操作地Rs或助記機器說INI/O(數(shù)據開關偶字節(jié) JMP 3111-2（M2=因此（M2的出現(xiàn)多路分支本機用指令寄3位(R7~I5)88個固定微地址單元。IR用來保存當前正在執(zhí)行的一條指IBus總線打入指令寄存器。指令劃必須對操作碼進試并打入指令譯ID。在下T1節(jié)拍完成操作碼段的轉移，μPC指向3-1-1基本模型機數(shù)據通3-1-2基本模型機微程序流程MW111111110101100011010001000功能111110101100011010001000地指令代助記功I