计算机组成原理实验

MK23~MK0
MD23~MD0 UA5~UA0
24位微代码输入开关
24位数据指示灯 6位微地址指示灯
4. 时序电路（STATE UNIT）
Ø
START KK2
时钟源
微动开关 微动开关
5. 数据/地址开关 SWJ3 数据/地址排针
D7~D0
数据/地址指示灯及开关
指示灯灭—— 1
指示灯亮—— 0
实验仪上所有指示灯均按此规定 6. 数据总线（BUS UNIT） 数据总线由若干排针组成，B7~B0，总线指示灯指示总线数据
பைடு நூலகம்
C.置微地址：在二进制开关单元的S3~CN即UA5~UA0置表3-2 第一列中的“微地址”。
注意：拨微地址时，微地址指示灯不会亮，按动START后地址打入， 微地址指示灯才会亮。
*注意把八进制地址转换成二进制地址 D.在MK23~MK0开关上置表3-2中的微代码。 E.按动“START”，将微代码写入控存(注意观察微地址指示灯)。 F.重复C~E，直至表格输入完成 (2)校验输入的代码（P20） A. 三态开关置为READ。 B. STEP等开关不变。 C.用二进制开关UA5~UA0置微地址。 D.按动“START”，读控存微代码， 通过MD0~MD23检验读出的控存数据是否与表3-2一致。
0100 1010
0010 0000 0100 1011 0011 0000 0100 1011 0100 0000 0100 0000 0000 0001 4AH中的操作数为:01H 存放运算结果 JMP [40H] 跳转到开始处 OUT [4BH] 输出4BH单元内容 STA [4BH] 将相加结果存放在4BH单元
将MA5~MA0排针取出，插在SE6~SE1插针上，
按START开关一次，执行图3-5KT中间分支的微指令22(八进制) 流程图3-5中 KT分支的运行：在微地址为20时，
用上下拨动开关的方式使UA5~UA0地址为：21或23。
例如，要产生21，则将UA0上下拨动一次 要产生23，则将UA0、 UA1都上下拨动一次 *按一次START开关，执行一条微指令。默认执行20、22分支。
AUJ3
数据输出排针
数据输出排针 PC输出排针
2. 存储器模块（PRAM UNIT） AUJ5 静态RAM6116
74LS273 地址寄存器
74LS161 PC寄存器
ADJ6
地址指示灯 AD7~AD0
3. 微控器模块（MICRO-CONTROLLER UNIT） E2PROM 2816 控存（3片,24位）
电源开关 数据总线
时序电路
微 控 器 运 算 器
地址/数据开关
存储器
控制信号开关
1. 运算器模块（ALU UNIT） SN74181 2片 74LS273 74LS299 74LS245 2片 组成8位算术逻辑单元 8位移位寄存器 分别组成输入三态门和输出三态门 2片 分别组成数据寄存器 DR1、DR2
按动START开关一次，微地址指示灯为：010 001（21）
④再按动START开关一次，微地址指示灯为：010 100（24） ⑤输入一条机器指令代码，按动START开关一次 重复④ ⑤直到所有机器指令都输入完毕(无内容单元跳过)。 *只有输入第1条机器代码时要输入主存地址，以后地址自动增1。
*只能在微地址是010 100（24）时才能输入机器代码。
实验二完
实验三、实验四模块图
微代码输入开关
三 态 开 关
控 存
微 地 址 指 示 灯 微 代 码 指 示 灯
CLR
实验三
微程序控制器组成实验
实验目的 掌握微程序控制器的组成原理 掌握微程序的编写、输入、及运行 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.实验电路分析图3-2（实验手册P18） ①微代码输入开关 MK0~MK23（24位） ②微代码指示灯 MD0~MD23 ③控存E2PROM 2816（24位） 微地址（6位）来自微地址寄存器 数据的前18位送数据寄存器，后6位微地址送微地址寄存器
23分支RP的运行： CLR——START——微地址为20时拨动UA0、UA1，产生23 ——按动3次START，分别执行01、02、10，继续按动START 1次，微地址回到01，当微地址再次为10时，拨动相应的 UA5~UA0，执行： 11，将11分支执行完。 仿此执行12、13、14等分支。
在每个分支运行时，注意观察微地址指示灯的变化，检查微程
序流程是否与图3-5一致。
实验三完
实验四 基本模型机设计与实现 实验目的 将微控器模块与运算器及存储器模块连接，组成模型计算机， 牢固建立整机的概念。 通过运行5条机器指令组成的程序，掌握机器指令与微程序的关系。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.按实验三的线路进行连接，将微程序单元内容运行或检查一遍。 （实验3、4连做此步可省略） 2. 运行P26机器代码程序段 分析机器代码程序（P26）：“助记符”列采用汇编语言格式， “内容”列为机器代码，“地址”列为机器指令的主存地址编号。
④ 18位数据前9位为直接控制位，后9位作译码器输入信号 微指令共27位，在实验模块中分别有引脚插针
⑤微地址寄存器（6位）及微地址指示灯
本实验中微地址来自于开关SE1～SE6， ⑥总清开关CLR，将寄存器、微地址清零
⑦时序信号T1、T2 2.实验电路连接 图3-6 （图3-6 实验手册P19） 3.实验步骤 (1)微代码写入控存 输入表3-2 步骤：P20 ①编程 A.三态开关：置为编程PROM状态。 B.STEP、STOP开关状态分别为： STEP、RUN。
*整个程序是一个循环程序 *需要从开关拨一个数据 *4AH单元需要事先存放一个数据 *通过运行程序验证4BH单元的结果与理论值是否一致 实验步骤： (1)按图4-2连接线路(将各模块连接成计算机) 注意： LDR0——LDRI； LDPC——LDPC； 控制台信号约定：
写 读 启动
R0－B——RS－B；
I7——I2(I1、I0不连接)
P(1) P(4)实际为P(1) P(2) P(3) P(4)
SWA 1 0 1 SWB 0 0 1 写机器代码 读机器代码 运行机器指令
SWA SWB
REG UNIT
INS UNIT LOG UNIT
(2)手动方式输入机器指令（P27） ①检查开关状态 三态开关:RUN； STEP开关:STEP； STOP开关:RUN ②拨动总清CLR；从数据输入开关拨RAM区首地址：40H ③控制台SWA、SWB开关状态为：1、0(写机器代码KWE分支)
（2）检验DR1、DR2的数据输入是否正确 （P3 第一段）
功能表验证举例： S3~S0=0100
教材P31 ALU功能表 M =0（算术运算）Cn=1（无进位）A加(A· B反)
A=01100101
B反=01011000
B=10100111B
(A· B反)=01000000（逻辑与）
A加(A· B反)=10100101=A5H（算术加） Cn=0（有进位） A加(A· B反) 加1=A6H M=1（逻辑运算） （A· B）反
*4AH单元需要输入数字：0000 0001。
(3)检查机器指令的正确性 ①总清（CLR） ②从数据开关拨RAM首地址40H ③ SWA、 SWB为：0、0(读主存机器代码，KRD分支) ④按动START一次，微地址指示灯为：20 ⑤再按动START一次，微地址指示灯为：22 ⑥再按动START一次，微地址指示灯为：20时，观察总线上的输 出是否与输入的机器代码相同。 不断按START，在微地址为20时，逐一检查总线机器代码。 (4)单步运行程序（P28） ①三态开关：RUN；STEP开关：STEP；STOP开关：RUN ②总清（CLR） ③ SWA、 SWB为：1、1(运行机器指令，RP分支) ④从数据开关拨RAM首地址40H
实验四完
排线连接时注意排线的 颜色，中间不要扭转。
ALU单元与二进制控制信号开关之间的连接： S3~S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B
数据单元SW-B与控制信号开关单元之间的连接。
数据开关与数据总线的连接：SWJ3——总线单元 ALU的数据输出与总线连接：AUJ3——总线单元 *在进行电路连接时一定要关掉电源。 3.运算器功能验证 步骤： （1）数据置入DR1、DR2 DR1：01100101 （3）验证运算器功能 通过搬动S3~S0、Cn、M的二进制开关，观察运算器的输出结果， 与已经算出的表1-1的结果相比较。 DR2：10100111 （具体步骤见讲义P2）
实验二 存储器实验
“写”操作步骤P13 存储器读写规定：
CE(CS ) 0
单元地址 00H 01H 02H 03H 04H
单元内容 00010001 00010010 00010011 00010100 00010101
WE
0
操作
读
4.存储器的读操作 从指定的存储单元读出数据。
0
1
写
“读”操作步骤：P14
STEP STOP
微地址指示灯
PROM READ RUN MA5~MA0
SE6~SE1
CLR总清 UA5~UA0
(3)单步运行微程序 A. STEP、STOP开关状态分别为： STEP、RUN。
三态开关置于“RUN” ，开关UA5~UA0置为1 。
B.上下拨动CLR开关一次。 C.按START开关一次。
几点要求: 1.实验完成后请将排线理好放入实验箱内。 2.将电源线放入实验箱内。
实验目的 1.掌握运算器的数据传送通路。 2.验证运算器的组合功能。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容
实验一 运算器实验
1.实验电路分析（实验手册P2）图1-1
2. 电路连接 T4——KK2 （实验手册P3） 图1-2
地址
0100 0000 0100 0001
机器代码
0000 0000
助记符
IN
说明
从开关取入一个数送R0 0001 0000 ADD [4AH] 将R0的内容与4AH单元的内容相加
0100 0010
0100 0011 0100 0100 0100 0101 0100 0110 0100 0111 0100 1000 0100 1001 0100 1010 0100 1011
（A· B）： 01100101 ·10100111=00100101
（A· B）反：11011010=DAH
实验一完
实验二模块图
数据总线
时序电路
地址/数据开关
存储器
实验目的 掌握静态随机存储器RAM的特性及读写方法。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.实验电路分析（实验手册P12 图2-1） 静态RAM6116，2k×8； AR地址寄存器(74LS273)； 地址指示灯AD7~AD0； ADJ5存储器数据输出排针 若干控制信号：CE(CS)、WE、T3、LDAR、SW-B *按图中的连接，用户只能使用存储芯片的前256个单元。 2. 电路连接 （实验手册P13 图2-2 ） 3.存储器的写操作 给指定的单元置入数据。
⑤按动START一次，运行一条微指令 ⑥对照流程图RP分支，当微地址为10时，从开关拨入一个加数 ⑦一边按START ，一边对照RP流程图，将程序运行完毕，即 RP的5个分支全部运行完。 (5)检查4BH单元是否和理论值计算一致 ① SWA 、SWB：0 0 ②数据开关拨：01001011（4BH） ③按START一次，地址送上总线 ④按START一次，地址打入地址总线（主存单元地址指示灯） ⑤按START一次，数据总线上即为4BH单元内容 *5条机器指令程序由RP分支中5段微程序(5个分支)解释执行。