【文章內(nèi)容簡介】 立即數(shù)加。 立即數(shù)加控制流 直接尋址加立即數(shù)加和直接尋址加的區(qū)別在于，立即數(shù)加的加數(shù)為低4位操作數(shù)，被加數(shù)為寄存器AC中的值；而直接尋址加的加數(shù)為地址為低4位操作數(shù)的6116單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，被加數(shù)為寄存器AC中的值。其他基本一致。 直接尋址加控制流 直接尋址減直接尋址加和直接尋址減的數(shù)據(jù)流和控制流上基本一致，只是在74LS181的控制上，對于4個運(yùn)算控制信號有些區(qū)別。 直接尋址減控制流 回存回存時，內(nèi)存需要由讀模式變?yōu)閷懩Ｊ健? 回存控制流 無條件跳轉(zhuǎn)。 無條件跳轉(zhuǎn)控制流 有條件跳轉(zhuǎn)。與無條件跳轉(zhuǎn)的不同之處在于，必須判斷數(shù)據(jù)時是否溢出。如果有溢出，則實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)，否則不實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。 有條件跳轉(zhuǎn)控制流 非。 求非指令控制流 與求非指令使用的尋址方式是隱含尋址，但是求與指令使用的尋址方式是隱含尋址加直接尋址。所以，數(shù)據(jù)通路要比求非運(yùn)算要長一些?？刂菩盘栆哺鼜?fù)雜一些。 求與指令控制流 異或亦或指令和與指令的數(shù)據(jù)流和控制流上基本一致，只是在74LS181的控制上，對于4個運(yùn)算控制信號有些區(qū)別。 亦或指令控制流 乘2指令控制流 SHL乘2指令的尋址方式為隱含尋址，即把寄存器AC中的值擴(kuò)大一倍，再存入AC中。 LOAD載入指令的功能是將指定內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)載入寄存器AC中，作為運(yùn)算的初始值。與之相對應(yīng)的是回存指令，它的作用是將寄存器AC中的值存入指定內(nèi)存單元。 載入指令控制流 芯片控點設(shè)計在設(shè)計微指令之前，我們分析整個電路中的各個芯片的控點，其中有些是需要控制的，而有些是不需要變動的，始終接到一個電位就可以了。 數(shù)據(jù)通路圖不需要控制的控點有：向6116輸入的74LS244芯片：和并接到一個開關(guān)上，只有在寫機(jī)器指令的時候為低電平，其他時刻都為高電平，手動控制，不需要微指令控制。和并接接地，多余的地址線接在一起并接地。向2816輸入的74LS244芯片：和并接到一個開關(guān)上，只有在寫微指令的時候為低電平，其他時刻都為高電平，手動控制，不需要微指令控制。多余地址線接地。74LS157d芯片：使能端S分別接開關(guān)，需要手動控制輸入改變地址時為低電平，0通道選通；其他時候為高電平，1通道選通。所有74LS373芯片的輸出控制端接地。2816芯片：和并接接地，多余的地址線接在一起并接地。需要控制的控點有：回存244a芯片：和并接一起控制。74LS157a，74LS157b，74LS157c芯片的使能端S。所有74LS373的使能端S。181芯片：運(yùn)算指令控制端,算術(shù)或邏輯運(yùn)算控制端M，有無進(jìn)位控制端。6116芯片：端。74LS193的up和load。 74LS395的，和。這些控點都是需要微程序中的信號來控制的。還有些控制信號需要微程序中的控制信號與時序節(jié)拍組合邏輯后實現(xiàn)， 指令控制流程圖。表達(dá)式如下。其中T1，T2，T3，T4分別表示一個周期中的四個節(jié)拍，,12的控制信號，A3是4位操作指令中的最低位。373a的使能端G = T3；373b的使能端G = T4；373c的使能端；373d的使能端；373e和373f的使能端；395的=，；193的， 5 實驗過程與調(diào)試 主要故障與調(diào)試 395載入失敗74LS395在本次課程設(shè)計中的功能有兩個，第一個功能是在取址周期前，將數(shù)據(jù)清零。而0000是控制存儲器中，取址指令的入口地址。通過這一操作，將取址的控制信號鎖存在微指令寄存器中，保證雙周期中，取址周期的正確執(zhí)行。第二個功能是在執(zhí)行周期前，將指令寄存器中的高4位，也就是4位操作命令載入，此時，將會從控制存儲器中讀出特定指令的控制信號，鎖存到微指令寄存器中，保證執(zhí)行周期的正確執(zhí)行。按照步驟連接好電路后，開始測試時，發(fā)現(xiàn)74LS395清零功能是好的，但是，載入功能出問題了。給395提供載入信號后，輸出仍然保持不變，還是0000。接下來需要做的就是排錯。首先，將395的輸入信號和輸出信號分別接到信號燈上，及時顯示輸入和輸出的數(shù)據(jù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論輸入信號如何，加上載入信號后，4個輸出燈全是藍(lán)色的，也就是0000。問題只有可能出在控制信號上，于是，我們也將控制信號接到信號燈上。讓我們不可思議的是，控制信號也沒有問題。最后，由于時間的原因，我們必須要離開實驗室，便將試驗臺斷電了。第二天來后，發(fā)現(xiàn)這個問題莫名其妙的被解決了。到現(xiàn)在也不知道載入失敗的原因是什么。 6116中存儲數(shù)據(jù)被改變6116數(shù)據(jù)的寫入是一個很大的問題。寫入數(shù)據(jù)時，之前的已經(jīng)寫入的數(shù)據(jù)經(jīng)常會被后來的數(shù)據(jù)更改，所以，從6116指定的內(nèi)存中讀出數(shù)據(jù)時，顯示在信號燈上的數(shù)據(jù)總是和預(yù)期的不一樣。仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)是之后寫入的某些數(shù)據(jù)，也就是說，數(shù)據(jù)被改寫了。分析6116的寫入方式，它是直接寫入的，不需要另外的載入信號，當(dāng)?shù)刂繁贿x定后，數(shù)據(jù)就已經(jīng)寫入了制定的內(nèi)存單元中。為了避免這一問題，我們在寫入數(shù)據(jù)的過程中，需要改變地址時，要先選到較大的地址，保證這一地址還沒有寫入數(shù)據(jù)。比如寫完0011后，接下來寫入0100，這時候需要做的是，先將地址選擇到0111，然后再選擇到0100。通過這種方式，解決了6116中數(shù)據(jù)被改變的問題。 2816中存儲數(shù)據(jù)被改變將控制信號寫入2816后，馬上測試，讀出2816中存儲的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確無誤的。但是，斷電后，第二天發(fā)現(xiàn)，2816中的0000單元和0001單元數(shù)據(jù)被改變，而其他單元中的數(shù)據(jù)都沒有問題。我們只能重新寫入2816中的數(shù)據(jù)。這次因為偷懶，沒有使用244作為緩沖器，而是直接將信號給到了2816的輸入輸出端。寫入成功后，將2816由寫模式轉(zhuǎn)換成讀模式。結(jié)果，輸出信號燈的顏色變得很詭異，馬上可以判定，這是數(shù)據(jù)沖突了。檢查電路后，發(fā)現(xiàn)這是因為沒有使用244的原因。因為沒有244的高阻功能，使得輸入信號和2816的輸出信號同時存在了。將輸入信號去掉后，信號燈變得正常。但是，奇怪的事情發(fā)生了，當(dāng)寫入其中一片2816時，另一片2816的數(shù)據(jù)也被改變了，但是，我們對另一片2816什么也沒做。這樣直接輸入嘗試了幾次之后，發(fā)現(xiàn)這樣的問題一直是存在的。檢查電路發(fā)現(xiàn)，兩片2816的控制信號是接在一起，也就是說，當(dāng)一片2816處于寫模式時，另一片2816也處于寫模式（這是由于控制信號相同造成了）。由于另一片2816的輸入沒有給，所以，寫入的數(shù)據(jù)肯定是有問題的。于是，我們將兩片2816同時寫入，這樣，就不會出現(xiàn)一片2816寫入，另一片輸入懸空的情況了。在寫入2816的過程中，還遇到了一個問題。因為之前2816的控制開關(guān)沒有放在一起，在寫模式與讀模式之間轉(zhuǎn)換時，有些麻煩，所以，想改變開關(guān)的位置，把它們放在一起，方便操作。但是，當(dāng)把CE控制開關(guān)撥出來后，就出大問題了。2816所有單元的數(shù)據(jù)全部被改變。原來，CE這個控制信號只能在斷電的情況下才能改變，這是另一組的同學(xué)告訴我的，他們也遇到過這樣的問題。沒辦法，2816中的控制信號只能再次寫入。 193計數(shù)器跳轉(zhuǎn)出問題在時序執(zhí)行時，遇到最嚴(yán)重的問題要算這個了。當(dāng)把所有的機(jī)器指令寫入6116后，開始自動執(zhí)行，順序執(zhí)行語句執(zhí)行得很好，一點問題都沒有，而且很穩(wěn)定。但是，遇到跳轉(zhuǎn)指令時，問題就來了。如果需要跳轉(zhuǎn)的地址的最低位為0，則不會有任何的問題；但是，如果最低位為1，則跳轉(zhuǎn)的地址會自動加1。這個問題真的解決不了，跟老師討論過這個問題，也安裝排錯的步驟把193的輸入輸出都接了出來，發(fā)現(xiàn)載入時，輸入和預(yù)期的一樣，但是輸出就會加1。為了嘗試解決這個問題，我們將PC自加的節(jié)拍由執(zhí)行周期換到了取址周期，但是，對這個問題沒有什么實質(zhì)性的作用。換過193，但這個問題依然存在。大約花了2天的時間，改過很多的控制節(jié)拍，除了拿掉很多冗余的導(dǎo)線外，基本沒有什么大的幫助。最后沒有辦法，在檢查的時候，需要實現(xiàn)跳轉(zhuǎn)的功能時，我們只能講跳轉(zhuǎn)的地址設(shè)定到最低位為0。這樣人為的去編寫機(jī)器代碼，避開了這個無法消除的問題。 193自加時的毛刺這個問題是大家在做實驗時普遍遇到過的問題。因為193芯片本身的問題，通過一個負(fù)脈沖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加1功能。但是，芯片對負(fù)脈沖實在太過于敏感，如果用手指握住導(dǎo)線的一端，另一端接到193的up，可以看到，193的數(shù)據(jù)就會不停的跳動。當(dāng)有人從旁邊走過的時候，193也會自加。進(jìn)行時序控制時，有些與193加1毫不相干的節(jié)拍出現(xiàn)時，也會使193的值發(fā)生改變。跟同學(xué)討論后，知道了大家基本上都有遇到這樣的問題，至于解決方案，有些同學(xué)是在脈沖信號給到193的up前，接2個D觸發(fā)器，這樣，就可以達(dá)到整形的目的。但是我們沒這么做。我們是盡可能的減少直接接到時序的導(dǎo)線數(shù)量，最后做到接到T0，T1，T2，T3都只有一根導(dǎo)線，這樣就減少了信號之間的干擾，193的跳動也開始受控制了。 功能測試檢查時，我們有兩組測試程序，一組是我們自測時用到的程序，將所以的指令全部執(zhí)行了一遍。另外一組是老師布置給我們的任務(wù)，讓我們實現(xiàn)一個比較大小的功能，并顯示較大的那個數(shù)據(jù)。需要先寫出匯編語句，再將匯編改寫成機(jī)器指令。 自測程序主存地址指令/數(shù)據(jù)二進(jìn)制機(jī)器碼AC值0000LOAD1011 1111FD0001ADD0001 0010FF0010JO1010 0101FF0011SUB0011 1110FE0100JMP0101 0001FE0101NOT0110 0000FF0110XOR1000 11015A0111ADD0010 11105B1000STORE0100 11015B1001AND0111 1111591010SHL(乘2)1100 0000B21011LOAD1011 11015B1100STOP1001 00005B11011010 01011010 010111100000 00010000 000111111111 11011111 1101按照上述內(nèi)容寫好主存后，手動將PC清零，將395清零，按下START鍵使程序自動運(yùn)行，觀察各指示燈顯示，運(yùn)行結(jié)果正確。 要求功能程序主存地址指令/數(shù)據(jù)二進(jìn)制機(jī)器碼AC值0000LOAD1011 11116C0001SUB0011 1110020010JNO1010 0101020011LOAD1011 11100100JMP0101 01110101LOAD1011 11116C0110JMP0101 01116C0111STOP1001 00006C11100110 10100110 101011110110 11000110 1100該段機(jī)器指令的功能是比較1110單元與1111單元數(shù)據(jù)的大小，并將較大的數(shù)據(jù)載入到AC中。由于此時1110單元的值為6A，1111單元的值為6C，所以，AC的預(yù)期值為6C。執(zhí)行該代碼后，觀察指示燈顯示，顯示結(jié)果正確。交換6116中1110單元與1111單元的數(shù)據(jù)，其他的機(jī)器指令不發(fā)生任何改變，再次執(zhí)行該指令。 要求功能程序主存地址指令/數(shù)據(jù)二進(jìn)制機(jī)器碼AC值0000LOAD1011 11116A0001SUB0011 1110FE0010JNO1010 0101FE0011LOAD1011 11106C0100JMP0101 01116C0101LOAD1011 11110110JMP0101 01110111STOP1001 00006C11100110 11000110 110011110110 10100110 1010此時，1110單元的數(shù)據(jù)為6C，1111單元的數(shù)據(jù)為6A。執(zhí)行同樣的指令后，觀察指示燈，AC顯示的結(jié)果仍然為6C。說明該機(jī)器代碼可以實現(xiàn)比較大小的功能。 實驗流程第一天：在實驗室聽老師布置任務(wù)和集中講解。熟悉實驗要求，查閱資料。第二天：領(lǐng)取芯片和導(dǎo)線。第三天：測試導(dǎo)線和芯片，熟悉芯片的功能。設(shè)計實驗方案。第四天：初步完成總體實驗圖的設(shè)計。第五天：設(shè)計微指令。第六天：設(shè)計微指令，測試微指令。第七天：測試電路，測試各種硬布線信號。第八天：測試硬布線信號，修改硬布線信號。第九天：測試微指令