【文章內(nèi)容簡介】 址0 寫入MAR將數(shù)據(jù)11H寫入EM[0]二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)11H置控制信號為：按STEP鍵, 將數(shù)據(jù)11H寫入EM[0] 寫入MAR 二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)01H置控制信號為：按STEP鍵, 將地址1 寫入MAR將數(shù)據(jù)22H寫入EM[1] 二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)22H置控制信號為：按STEP鍵，將數(shù)據(jù)22H寫入EM[1]任務(wù)3：存儲器EM 讀實驗 寫入MAR 二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)00H 28置控制信號為：按STEP鍵, 將地址0 寫入MAR讀EM[0] 置控制信號為：EM[0]被讀出：11H 二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)01H置控制信號為：按STEP鍵，將地址0寫入MAR讀EM[1] 置控制信號為：EM[1]被讀出：22H任務(wù)4：存儲器打入IR指令寄存器/uPC實驗 29二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)00H置控制信號為：按STEP鍵，將地址0寫入MAR讀EM[0]，寫入IR及uPC 置控制信號為：EM[0]被讀出：11H 按STEP鍵，將EM[0]寫入IR及uPC，IR=11H，uPC=10H 二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)01H置控制信號為：按STEP鍵，將地址1寫入MAR讀EM[1]，寫入IR及uPC 置控制信號為：EM[1]被讀出：22H 按STEP鍵，將地址EM[1]寫入IR及uPC，IR=22H，uPC=20H任務(wù)5：使用實驗儀小鍵盤輸入EM1．連接J1，J22．打開電源3．按TV/ME鍵，選擇EM4．輸入兩位地址，005．按NEXT，進(jìn)入程序修改6．按兩位程序數(shù)據(jù)7．按NEXT選擇下個地址/按LAST選擇上個地址8．重復(fù)6，7 步輸入程序9．按RST結(jié)束實驗六uPC和PC 實驗實驗?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)中微程序的基本概念。理解模型機(jī)中微程序計數(shù)器uPC和程序計數(shù)器PC的結(jié)構(gòu)、工作原理及其控制方法。了解程序執(zhí)行過程中順序和跳轉(zhuǎn)指令的實現(xiàn)方法。實驗要求：認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容，填寫預(yù)習(xí)報告，包括實驗用的全部數(shù)據(jù)、實驗操作步驟等。實驗之后認(rèn)真填寫實驗報告，包括畫出實驗接線圖，記錄和整理實驗過程、結(jié)果及現(xiàn)象，并對結(jié)果進(jìn)行分析和討論，記錄實驗過程中遇到的問題及其解決方法，總結(jié)本次實驗的收獲和體會以及對該次實驗的建議。實驗器材：DJCPTH實驗儀實驗原理及步驟：利用CPTH實驗儀上的K16..K23 開關(guān)做為DBUS的數(shù)據(jù)，其它開關(guān)做為控制信號，實現(xiàn)微程序計數(shù)器uPC和程序計數(shù)器PC的寫入和加1功能。任務(wù)1：uPC實驗74HC161 是一片帶預(yù)置的4 位二進(jìn)制記數(shù)器。功能如下： 當(dāng)RST = 0 時，記數(shù)器被清0 當(dāng)IREN = 0 時，在CK的上升沿，預(yù)置數(shù)據(jù)被打入記數(shù)器 當(dāng)IREN = 1 時，在CK的上升沿，記數(shù)器加一 TC為進(jìn)位，當(dāng)記數(shù)到F（1111）時，TC=1 CEP，CET 為記數(shù)使能，當(dāng)CEP，CET=1 時，記數(shù)器工作，CEP，CET=0 時，記數(shù)器保持原記數(shù)值。uPC原理圖uPC工作波形圖在CPTH 中，指令I(lǐng)BUS[7:0]的高六位被接到uPC 預(yù)置的高六位，uPC 預(yù)置的低兩位被置為0。一條指令最多可有四條微指令。微程序初始地址為復(fù)位地址00，微程序入口地址由指令碼產(chǎn)生，微程序下一地址有計數(shù)器產(chǎn)生。連接線表：系統(tǒng)清零和手動狀態(tài)設(shè)定：K23K16開關(guān)置零，按[RST]鈕，按[TV/ME]鍵三次，進(jìn)入“Hand......”手動狀態(tài)，即實驗?zāi)Ｊ綖槭謩拥牟僮鞣椒ā?加一實驗 置控制信號為：按一次STEP脈沖鍵，CK產(chǎn)生一個上升沿，數(shù)據(jù)uPC 被加一。 打入實驗二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)12H置控制信號為：當(dāng)EMWR，EMEN=0時，數(shù)據(jù)總線（DBUS）上的數(shù)據(jù)被送到指令總線（IBUS）上。按住STEP脈沖鍵，CK由高變低，這時寄存器uPC的黃色預(yù)置指示燈亮，表明uPC被預(yù)置。放開STEP鍵，CK由低變高，產(chǎn)生一個上升沿，數(shù)據(jù)10H被寫入uPC寄存器。任務(wù)2： PC實驗PC 是由兩片74HC161構(gòu)成的八位帶預(yù)置記數(shù)器，預(yù)置數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)總線。記數(shù)器的輸出通過74HC245（PCOE）送到地址總線。PC 值還可以通過74HC245（PCOE_D）送回數(shù)據(jù)總線。PC 原理圖在CPTH 中，PC+1 由PCOE 取反產(chǎn)生。當(dāng)RST = 0 時，PC 記數(shù)器被清0 當(dāng)LDPC = 0 時，在CK的上升沿，預(yù)置數(shù)據(jù)被打入PC記數(shù)器 當(dāng)PC+1 = 1 時，在CK的上升沿，PC記數(shù)器加一 當(dāng)PCOE = 0 時，PC值送地址總線PC打入控制原理圖PC 打入控制電路由一片74HC151 八選一構(gòu)成(isp1016實現(xiàn))。當(dāng)ELP=1 時，LDPC=1，不允許PC被預(yù)置 當(dāng)ELP=0 時，LDPC 由IR3，IR2，Cy，Z確定 當(dāng)IR3 IR2 = 1 X 時，LDPC=0，PC 被預(yù)置當(dāng)IR3 IR2 = 0 0 時，LDPC=非Cy，當(dāng)Cy=1時，PC 被預(yù)置 當(dāng)IR3 IR2 = 0 1 時，LDPC=非Z，當(dāng)Z=1 時，PC 被預(yù)置 連接線表： 加一實驗 置控制信號為：按一次STEP脈沖鍵，CK產(chǎn)生一個上升沿，數(shù)據(jù)PC 被加一。 打入實驗二進(jìn)制開關(guān)K23K16用于DBUS[7:0]的數(shù)據(jù)輸入，置數(shù)據(jù)12H置控制信號為：每置控制信號后，按一下STEP鍵，觀察PC的變化。實驗七微程序存儲器uM實驗實驗?zāi)康模豪斫馕⒊绦蚩刂品绞侥Ｐ蜋C(jī)的基本工作原理。理解微程序存儲器uM的控制方法。實驗要求：認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容，填寫預(yù)習(xí)報告，包括實驗用的全部數(shù)據(jù)、實驗操作步驟等。實驗之后認(rèn)真填寫實驗報告，包括畫出實驗接線圖，記錄和整理實驗過程、結(jié)果及現(xiàn)象，并對結(jié)果進(jìn)行分析和討論，記錄實驗過程中遇到的問題及其解決方法，總結(jié)本次實驗的收獲和體會以及對該次實驗的建議。實驗器材：DJCPTH實驗儀實驗原理及步驟：利用CPTH 實驗儀上的開關(guān)做為控制信號，實現(xiàn)微程序存儲器uM 的輸出功能。存儲器uM 由三片6116RAM 構(gòu)成，共24 位微指令，采用水平型微指令格式。存儲器的地址由uPC 提供，片選及讀信號恒為低，寫信號恒為高。存儲器uM 始終輸出uPC 指定地址單元的數(shù)據(jù)。uM原理圖連接線表系統(tǒng)清零和手動狀態(tài)設(shè)定：K23K16開關(guān)置零，按[RST]鈕，按[TV/ME]鍵三次，進(jìn)入“Hand......”手動狀態(tài)，即實驗?zāi)Ｊ綖槭謩拥牟僮鞣椒?。任?wù)1：微程序存儲器uM 讀出 置控制信號為：K0為1 uM 輸出uM[0]的數(shù)據(jù)按一次STEP脈沖鍵，CK產(chǎn)生一個上升沿，數(shù)據(jù)uPC 被加一。uM 輸出uM[1]的數(shù)據(jù)按一次STEP脈沖鍵，CK產(chǎn)生一個上升沿，數(shù)據(jù)uPC 被加一。uM 輸出uM[2]的數(shù)據(jù)任務(wù)2：使用實驗儀小鍵盤輸入uM1．連接J1, J22．打開電源3．按TV/ME鍵, 選擇uM4．輸入兩位地址, 005．按NEXT, 進(jìn)入微程序修改6．按六位微程序數(shù)據(jù)7．按NEXT選擇下個地址/按LAST選擇上個地址8．重復(fù)6,7 步輸入微程序9．按RST結(jié)束實驗八模型機(jī)綜合實驗一實驗?zāi)康模毫私饽Ｐ蜋C(jī)的尋址方式、指令集和微指令集；熟悉CPTH集成開發(fā)環(huán)境的使用；在微程序控制方式下，通過數(shù)據(jù)傳送、輸入輸出指令的執(zhí)行，理解相關(guān)部件的工作原理。實驗要求：認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容，填寫預(yù)習(xí)報告，包括實驗用的全部數(shù)據(jù)、實驗操作步驟等。實驗之后填寫實驗報告，實驗報告中要認(rèn)真總結(jié)分析實驗中的各種現(xiàn)象，特別要把單微指令方式下的調(diào)試過程寫清楚，也包括實驗過程中遇到的問題、解決方法，實驗后的心得體會及對該次實驗的建議與意見。實驗器材：DJCPTH實驗儀、PC機(jī) 實驗原理及步驟：在綜合實驗中，模型機(jī)作為一個整體來工作的，所有微程序的控制信號由微程序存儲器uM 輸出，而不是由開關(guān)輸出。在做綜合實驗之前，先用8 芯電纜連接J1 和J2，使系統(tǒng)處于非手動狀態(tài)，這樣實驗儀的監(jiān)控系統(tǒng)會自動打開uM的輸出允許，微程序的各控制信號就會接到各寄存器、運算器的控制端口。此綜合實驗(1~7)使用的指令是模型機(jī)的缺省指令系統(tǒng)，系統(tǒng)自動默認(rèn)裝入缺省指令系統(tǒng)／非流水微指令系統(tǒng)文件：。在做綜合實驗時，可以用CPTH計算機(jī)組成原理實驗軟件輸入、修改程序，匯編成機(jī)器碼并下載到實驗儀上，由軟件控制程序?qū)崿F(xiàn)單指令執(zhí)行、單微指令執(zhí)行、全速執(zhí)行，并可以在軟件上觀察指令或微指令執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)的走向、各控制信號的狀態(tài)、各寄存器的值。CPTH 軟件的使用方法見附錄1“CPTH 集成開發(fā)環(huán)境使用”。也可以用實驗儀自帶的小鍵盤和顯示屏來輸入、修改程序，用鍵盤控制單指令或單微指令執(zhí)行，用LED 或用顯示屏觀察各寄存器的值。實驗儀上的鍵盤使用方法見實驗一“實驗儀鍵盤使用”一節(jié)。在用微程序控制方式做綜合實驗時，在給實驗儀通電前，拔掉實驗儀上所有的手工連接的接線，再用8 芯電纜連接J1 和J2，控制方式開關(guān)KC撥到“微程序”控制方向。若想用CPTH軟件控制組成原理實驗儀，就要啟動軟件，并用快捷圖標(biāo)的“連接通信口”功能打開設(shè)置窗口，選擇實驗儀連接的串行口，然后再點擊“OK”按鈕接通到實驗儀。任務(wù)1：模型機(jī)的尋址方式、指令集和微指令集模型機(jī)尋址方式模型機(jī)的尋址方式分五種：累加器尋址：操作數(shù)為累加器A，例如“CPL A”是將累加器A 值取反，還有些指令是隱含尋址累加器A，例如“OUT”是將累加器A的值輸出到輸出端口寄存器OUT。寄存器尋址：參與運算的數(shù)據(jù)在R0R3 的寄存器中，例如 “ADD A，R0”指令是將寄存器R0 的值加上累加器A的值，再存入累加器A中。寄存器間接尋址：參與運算的數(shù)據(jù)在存儲器EM 中，數(shù)據(jù)的地址在寄存器R0R3中，如 “MOV A，@R1”指令是將寄存器R1 的值做為地址，把存儲器EM 中該地址的內(nèi)容送入累加器A中。存儲器直接尋址：參與運算的數(shù)據(jù)在存儲器EM 中，數(shù)據(jù)的地址為指令的操作數(shù)。例如“AND A，40H”指令是將存儲器EM 中40H 單元的數(shù)據(jù)與累加器A的值做邏輯與運算，結(jié)果存入累加器A。立即數(shù)尋址：參與運算的數(shù)據(jù)為指令的操作數(shù)。例如 “SUB A，10H”是從累加器A中減去立即數(shù)10H，結(jié)果存入累加器A。模型機(jī)指令集模型機(jī)的缺省的指令集分幾大類： 算術(shù)運算指令、邏輯運算指令、移位指令、數(shù)據(jù)傳輸指令、跳轉(zhuǎn)指令、中斷返回指令、輸入/輸出指令。模型機(jī)微指令集指令/微指令表()見附錄2任務(wù)2：數(shù)據(jù)傳送實驗/輸入輸出實驗1．在CPTH 軟件中的源程序窗口輸入下列程序2．，將程序匯編成機(jī)器碼，調(diào)試窗口會顯示出程序地址、機(jī)器碼、反匯編指令。3．按快捷圖標(biāo)的F7，執(zhí)行“單微指令運行”功能，觀察執(zhí)行每條微指令時，寄存器的輸入/輸出狀態(tài)，各控制信號的狀態(tài)，PC 及uPC 如何工作。（）：每個程序的一開始的第一條微指令一定是取指令，此微指令的值為0CBFFFFH，對應(yīng)到各個控制位就是EMRD、PCOE、及IREN為低，此三位有效，其它所有位都處于無效狀態(tài)。在程序第一次運行時或復(fù)位后，uPC和PC的值都為0，PCOE有效將PC值送到ABUS，做為程序存儲器EM的地址，EMRD信號有效就是從程序存儲器EM中讀出程序指令，IREN將讀出的指令送到IR寄存器和uPC，此微指令的作用就是：從程序存儲器EM的0地址讀出程序指令機(jī)器碼7CH，并存入uPC中做為微程序存儲器uM的地址，從微程序存儲器uM的7CH單元中讀出微控制碼0C7FFF7H，同時PC加1為讀下一條指令或數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。MOV A，12： 本指令為兩個狀態(tài)周期。在T1狀態(tài)時，上次讀出的指令機(jī)器碼為7CH，存入uPC中做為微程序存儲器uM的地址，讀出微指令的值為0C7FFF7H，對應(yīng)到各個控制位就是EMRDPCOE、EMEN及AEN為低，處于有效狀態(tài)，其它控制位為無效狀態(tài)。由于上條微指令（取指操作）已將PC加1，此時PCOE是將加1后的PC輸出到ABUS做為程序存儲器EM的地址，EMRD就是從程序存儲EM中讀出數(shù)據(jù)，本指令中讀出的數(shù)據(jù)應(yīng)為12H，EMEN將讀出的數(shù)據(jù)送到DBUS總線上，AEN 是將DBUS總線上的值存入累加器A中。同時uPC加1為執(zhí)行下條微指令做準(zhǔn)備，PC加1為讀取下一條指令做準(zhǔn)備。每條指令的最后一條微指令一定是取指令操作，本指令的T0狀態(tài)周期即為取指令，執(zhí)行上一條微指令時uPC已經(jīng)加1，按照此uPC為地址從微程序存儲器uM讀出的微指令的值為0CBFFFFH，參照第步的說明，此微指令從程序存儲器EM中讀取指令。MOV A，R0： 本指令為兩個狀態(tài)周期。在T1狀態(tài)時，由上條取指操作取出的指令機(jī)器碼為70H，存入uPC后做為微程序地址訪問微程序存儲器uM的70H單元，讀出微指令的值為0FFF7F7，各控制位的狀態(tài)為RRD、AEN為低電平為有效狀態(tài)，RRD有效表示從寄存器組R0R3中讀數(shù)送到DBUS上，在上條取指令操作時，IREN將取出的指令機(jī)器碼70H送入IR寄存器，而IR寄存器的最低兩位是用來選擇寄存器R?的，此時IR寄存器最低兩位為00，被讀出的寄存器為R0。AEN有效表示將DBUS的數(shù)據(jù)寫到累加器A中。同時uPC加1，為執(zhí)行下條微指令做準(zhǔn)備。本指令的T0狀態(tài)也是取指令，完成的功能是取出下一條要執(zhí)行的指令機(jī)器碼，并存入uPC和IR寄存器中。MOV A，@R0: 本指令為三個狀態(tài)周期。在T2狀態(tài)時，由上個取指操作讀出的指令機(jī)器碼為74H，打入uPC后，從微程序存儲器74H單元讀出的微指令的值為0FF77FFH，有效的控制位為MAREN和RRD，RRD有效表示從寄存器組R0R3中讀出數(shù)據(jù)送到DBUS