【正文】 0 1 0 0 0 100 0 0 0 0 0 1 0 0 101 0 0 0 0 0 0 1 0 110 0 0 0 0 0 0 0 1 111 西安科技大學高新學院課程設計 18 ⑶ ALU 的控制信號編碼 輸入： A， B， A_ADD_B, A_SUB_B, A_COM,B_COM, A_ADD_1, A_SUB_1, A_NEG, A_AND_B, A_OR_B, A_EOR_B。 輸出： ALU_CON6＝ S3S2S1S0 amp。 M amp。 C0 功能描述表： 表 11 R0_TO_A R1_TO_A R2_TO_A R3_TO_A c_TO_A d_TO_A pc_TO_A sp_TO_A SEL_A 1 0 0 0 0 0 0 0 000 0 1 0 0 0 0 0 0 001 0 0 1 0 0 0 0 0 010 0 0 0 1 0 0 0 0 011 0 0 0 0 1 0 0 0 100 0 0 0 0 0 1 0 0 101 0 0 0 0 0 0 1 0 110 0 0 0 0 0 0 0 1 111 微操作信號發(fā)生器 ⑴ 輸入 源寄存器、目的寄存器的譯碼和它們的尋址方式譯碼后的輸出、指令碼譯碼后的輸出、時序信號 。 ⑵ 輸出 打入各個寄存器的打入脈沖信號，對輸入選擇器的操作信號，指令寄存器、地址寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器的使能信號等。 ⑶ 實現(xiàn)方式 每個輸出都是多個輸入的邏輯運算（與或非）的結(jié)果 。 6 下載調(diào)試和驗證 綜合以上的設計結(jié)果，得到如下數(shù)據(jù)框圖： 西安科技大學高新學院課程設計 19 圖 5 根據(jù)以上的數(shù)據(jù)通路框圖設計電路連接對設計結(jié)果進行驗證。 實驗接線 a、跳線器 J1～ J12 全部撥在右邊（自動工作方式）； b、跳線器 J1 J1 J2 J24 全部撥在左邊； c、跳線器 J1 J1 J25 全部撥在右邊，跳線器 J1 J14 撥在左邊； d、跳線器 J20～ J2 J2 J27 連上短路片； e、 UJ1 連 UJ2， JSE1 連 JSE2， SJ1 連 SJ2； f、 MBUS 連 BUS2； g、 REGBUS 連 BUS5； h、 PCBUS 連 EXJ2； i、 ALUBUS 連 EXJ3； j、 ALUO1 連 BUS1； k、 EXJ1 連 BUS3； l、 ALUO2 連 BUS4； 西安科技大學高新學院課程設計 20 m、 IJ1 連 IJ2。 連接實驗線路，仔細查線無誤后接通電源。 寫微程序和程序 表 12 手動寫微程序： ① 寫微程序 A. 編程開關(guān) 置為 寫入 狀態(tài)。 B. 運行控制 開關(guān)置為 運行 ， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài)。 C. 用二進制模擬開關(guān) UA0～ UA5 置 6 位微地址， UA0～ UA5 的電平由 LK0～ LK5 顯示，高電平亮，低電平滅。 D. 用二進制模擬開 關(guān) MK1～ MK24 置 24 位微代碼， 24 位微代碼由 LMD1～ LMD24顯示燈顯示，高電平亮，低電平滅。 西安科技大學高新學院課程設計 21 E. 按動 啟動運行 開關(guān)，啟動時序電路，即可將微代碼寫入到 E2PROM 2816 的相應地址單元中。 F .重復 C－ E 步驟，將上表 的微代碼全部寫入 E2PROM 2816 中。 ② 讀微程序 A. 將 編程開關(guān) 設置為 讀 狀態(tài)。 B. 運行控制 開關(guān)置為 運行 ， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài)。 C. 用二進制模擬開關(guān) UA0～ UA5 置 6 位微地址。 D. 按動 啟動運行 開關(guān)，啟動時序電路，讀出微代碼，觀 察顯示燈 LMD1～ LMD24的狀態(tài)，檢查讀出的微代碼是否與寫入的相同，如果不同，則將 編程開關(guān) 置為 寫入 狀態(tài)。重新執(zhí)行①即可。 ③ 單步運行 A. 編程開關(guān) 置于 運行 狀態(tài)。 B. 運行控制 開關(guān)置為 運行 ， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài)。 C. 系統(tǒng)總清，即 總清 開關(guān)撥 0→ 1。使微地址寄存器 U14～ U16 清零，從而明確本機的運行入口微地址為 000000（二進制）。 D. 按動 啟動運行 開關(guān)，啟動時序電路，則每按動一次，讀出一條微指令后停機，此時實驗機上的微地址顯示燈和微程序顯示燈將顯示所 讀出的一條指令。注意：在當前條件下，可將 6 芯排座 JSE1和 UJ2相連，可通過強置端 SE1～ SE6,人為設置微地址，從而改變下一條微指令的地址。設置方法如下：先將微地址開關(guān)置 1，再將 UJ1 上的排線換插到JSE1，然后將某個或幾個二進制開關(guān)置為 0，相應的微地址位即被強置為 1，從而改變下一條微指令的地址。 ④ 連續(xù)運行 A. 將 編程開關(guān) 置為 運行 狀態(tài)。 B. 運行控制 開關(guān)置為 運行 ， 運行方式 開關(guān)置為 連續(xù) 狀態(tài)。 C. 系統(tǒng)總清，即 總清 開關(guān)撥 0→ 1。使微地址寄存器 U14～ U16 清零，從而明確本機的運行入口微地址為 000000（二進制）。 D. 按動 啟動運行 開關(guān)，啟動時序電路，則可連續(xù)讀出微指令。 手動方法寫代碼程序（機器指令）步驟如下： 通過上一步將機器指令對應的微代碼正確地寫入 E2ROM 2816 芯片后，再進行機器指西安科技大學高新學院課程設計 22 令程序的裝入和檢查。 A. 將 編程開關(guān) 置 運行 位置， 運行方式 開關(guān)置 單步 位置。 B. 撥動總清開關(guān)（ 0→ 1），微地址寄存器清零，程序計數(shù)器清零。然后使控制開關(guān) SWC、SWA 開關(guān)置為 0 1，按動一次 啟動運行 開關(guān)，微地址顯示燈 LUA0～ LUA5 顯示001001，再按動一次 啟動運行 開關(guān)，微地址顯示燈 LUA0～ LUA5 顯示 001100，此時數(shù)據(jù)開關(guān)的內(nèi)容置為要寫入的機器指令，再按動一次 啟動運行 開關(guān)，即完成該條指令的寫入。若仔細閱讀微程序流程，就不難發(fā)現(xiàn)，機器指令的首地址只要第一次給入即可， PC會自動加 1，所以，每次按動 啟動運行 開關(guān)，只有在微地址燈顯示 001100時，才設置內(nèi)容，直到所有機器指令寫完。 C. 寫完程序后須進行檢驗。撥動總清開關(guān) (0→ 1)后，微地址清零， PC 程序計數(shù)器清零，然后使控制開關(guān) SWC、 SWA 為 0 0,按動 啟動運行 開關(guān)，微地址燈將顯示 001000，再按 啟動運行 開關(guān)，微地址燈顯示為 001010，第三次按 啟動運行 開關(guān)，微地址燈顯示為 111011，此時總線數(shù)據(jù)顯示燈 LZD0～ LZD7 顯示為該首地址的內(nèi)容，再次按動 啟動運行 開關(guān)，微地址燈顯示為 001000，此時， 2 位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容即為 RAM 中的數(shù)據(jù)，不斷按動 啟動運行 開關(guān)，可檢查后續(xù)單元內(nèi)容。 注意：每次僅在微地址燈顯示為 001000時， 2 位數(shù)碼管顯示的內(nèi)容才是相應地址中的機器指令內(nèi)容。 ② 聯(lián)機讀 /寫微程序和程序 用聯(lián)機軟件的裝載功能將 16 進制格式文件（文件名為 C8JHE3）裝入實驗機即可（詳細操作見聯(lián)機軟件的 README）。 運行程序 ① 單步運行程序 A. 編程開關(guān) 置 運行 狀態(tài)， 運行方式 開關(guān)置為 單步 狀態(tài) ,運行控制 開關(guān)置為 運行 狀態(tài)。 B. 撥動總清開關(guān) (0→ 1)，微地址清零， PC 計數(shù)器清零，程序首地址為 OOH。 C. 按動啟動 運行 開關(guān)，即單步運行一條微指令。對照微程序流程圖，觀察微地址顯示燈是否和流程一致。 ② 連續(xù)運行程序 A. 編程開關(guān)置 運行 狀態(tài)，運行方式開關(guān)置為 連續(xù) 狀 態(tài) ,運行控制開關(guān)置為 運行 西安科技大學高新學院課程設計 23 狀態(tài)。 B. 撥動總清開關(guān)，清微地址及 PC 計數(shù)器，按動 啟動運行 開關(guān)，系統(tǒng)連續(xù)運行程序。如果要停止程序的運行，只需將 運行控制 “ 開關(guān) ” 置為 “ 停止 ” 狀態(tài)，系統(tǒng)就停機。 ⑸ 運行結(jié)果 采用單步或連續(xù)運行方式執(zhí)行機器指令，參照機器指令及微程序流程圖，將實驗現(xiàn)象與理論分析比較，驗證系統(tǒng)執(zhí)行指令的正確性。 7 設計總結(jié) 及體會 試驗中出現(xiàn)的錯誤很多，最嚴重的錯誤是先設計了總控制器，然后再設計其他電路，這樣的做法讓我們走了很多彎路，不停的在控制器與數(shù)據(jù)通路模塊之間修改徘徊，控制其模塊修改了不 止 4 次，數(shù)據(jù)通路模塊不止一次的重寫，重新編譯。 從本次試驗中我明白的不僅僅是專業(yè)知識，更深刻的體會到，正確的設計步驟與設計理念對一個設計進程的嚴重影響。不僅僅在設計上，再很多其他的方面也是如此。任何事情都要有一個爭取的規(guī)劃，爭取的方向，不可以走任何的捷徑，沒有不回跑就會飛的奇跡出現(xiàn)。 同時也深深的體會到，《計算機組成原理》這門課程在我們專業(yè)學習中的重要性，它不僅是后繼課程的基礎，同時也是往后硬件設計，學習的知識要求。 8 參考文獻 羅克露，單立平，劉輝，俸志編著。計算機組成原理，電子工業(yè)出版社， 張庸編著，計算機組成原理實驗及課程設計指導。重大學出版社， 計算機組成原理教師用書 /蔣本珊編著。清華大學出版社， 計算機組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗指導書。東南大學計算機科學與工程系啟東計算機廠有限公司 蔡明生 , 周子群主編 ， 數(shù)字電子技術(shù)基礎重點難點剖析與解題指導 ， 湖南大學出版社