计算机组成与结构实验讲义

导读:实验二脱机运算器实验,2.1实验目的,深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识,2.2实验说明,是指让运算器从教学计算机整机中脱离出来,下面先把前边讲过的、与该实验直接有关的结论性内容汇总如下,做脱机运算器实验时,脱机运算器实验的环境图:,TEC-XP16系统脱机运算器实验微型开关各字段的控制功能表:,运算器组成线路和信息连接关系图:,2.3实验步骤,2.按下表所列的操作在机器上进行运算器

计算机组成与结构实验讲义

例4:设计一个程序在显示器上循环显示95个(包括空格字符)可打印字符。 <1>在命令行提示符状态下输入:

A 20A0↙ 屏幕将显示: 20A0:

从地址20A0H开始输入下列程序:

A 20A0 ;从内存的20A0单元开始建立用户的第一个程序 20A0: MVRD R1,7E ;向寄存器传送立即数 20A2: MVRD R0,20 ;

20A4: OUT 80 ;通过串行接口输出R0低位字节内容到显示器屏幕 20A5: PUSH R0 ;保存R0寄存器的内容到堆栈中 20A6: IN 81 ;读串行接口的状态寄存器的内容

20A7: SHR R0 ;R0寄存器的内容右移一位,最低位的值移入标志位C 20A8: JRNC 20A6 ;条件转移指令,当标志位C不是1时转到20A6地址 20A9: POP R0 ;从堆栈中恢复R0寄存器的原内容

20AA: CMP R0,R1 ;比较两个寄存器的内容是否相同,相同则标志位Z=1 20AB: JRZ 20A0 ;条件转移指令,当标志位Z为1时转到20A0地址 20AC: INC R0 ;把R0寄存器的内容增加1

20AE: JR 20A4 ;无条件转移指令,一定转移到20A4地址 20AF: RET ;子程序返回指令,程序结束 <2> 在命令行提示符状态下输入: G 20A0↙

运行过后, 可以观察到显示器上会显示出所有可打印的字符。

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实验二 脱机运算器实验

2.1 实验目的

深入了解AM2901运算器的功能与具体用法,4片AM2901的级连方式,深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。 2.2 实验说明

脱机运算器实验,是指让运算器从教学计算机整机中脱离出来,只能通过开关、按键控制教学机的运算器完成指定的运算功能,并通过指示灯观察运算结果。

下面先把前边讲过的、与该实验直接有关的结论性内容汇总如下。 1. 12位微型开关的具体控制功能分配如下:

A口、B口地址:送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号; I8-I0:选择操作数来源、运算操作功能、选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码;

SCi、SSH和SST:用于确定运算器最低位的进位输入、移位信号的入/出和怎样处理AM2901产生的状态标志位的结果。

2.开关位置说明:

做脱机运算器实验时,要用到提供24位控制信号的微动开关和提供16位数据的拨动开关。微动开关是红色的,一个微动开关可以提供12位的控制信号,标有micro switch 1和micro switch 2;数据开关是黑色的,左边的标有SWH的是高8位,右边的标有SWL的是低8位。

微动开关与控制信号对应关系见表(由左到右): Micro switch 1 I8-I6 I5-I3 I2-I0 SST Micro switch 2 SSH SCI B PORT A PORT

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脱机运算器实验的环境图:

TEC-XP16 系统脱机运算器实验微型开关各字段的控制功能表:

运算器组成线路和信息连接关系图:

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2.3 实验步骤

1. 将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX00(单步、16位、脱机);先按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键,进行初始化。

2. 按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:其中D1取为0101H,D2取为1010H;通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号,通过16位数据开关向运算器提供数据,通过指示灯观察运算结果及状态标志。 运算 I8-I0 SST B A 压START前 压START后 ALU输出 *D1+0->R0 *D2+0->R1 R0+R1->R0 RO-R1->R0 R1-R0->R1 R0∨R1->R0 R0∧R1->R0 R0≮R1->R0 011000111 001 011000111 001 011000001 001 011001001 001 011001001 001 011011001 001 011100001 001 011110001 001 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 01 01 00 00 00 00 00 00 CZVS ALU输出 CZVS SSH SCi 0000 不用 0101 随机 0101 0000 0001 不用 1010 0000 1010 0000 0000 0001 1111 0000 2121 0000 0000 0001 0101 0000 F0F1 1000 0001 0000 0F0F 1000 0E0E 1000 0001 0000 0F0F 1000 0F0F 1000 0000 0001 0101 1000 0101 1000 0000 0001 0E0E 1000 0101 1000 0000 0001 FEFE 1000 0E0E 1001 0000 不用 FEFE 1001 FDFC 0001 0000 不用 FDFC 0001 7EFE 0001 ┘(R0≮R1)->R0 011111001 001 2*R0->R0 R0/2->R0

111000011 001 101000011 001 注:用*标记的运算,表示D1、D2的数据是由拨动开关SW给出的,开关给的是二进制的信号,注意二进制和十六进制间的转换。

按“START”按键之前,ALU输出的是计算结果,参照ALU的操作周期的时序可知A、B口数据锁存是在时钟的下降沿,通用寄存器的接收是在低电平,所以要想寄存器接收ALU的计算结果必须按一次“START”按键。

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实验三 存储器部件教学实验

3.1 实验目的

1.深入理解计算机内存储器的功能、组成知识;

2.深入地学懂静态存储器芯片的读写原理和用他们组成教学计算机存储器系统的方法(即字、位扩展技术),控制其运行的方式; 3.2 实验说明

教学计算机存储器系统由ROM和RAM两个存储区组成,分别由EPROM芯片(或EEPROM芯片)和RAM芯片构成。ROM存储区选用4片长度8位、容量 8KB的58C65芯片实现,RAM 存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现。每2个8位的芯片合成一组,用于组成16位长度的内存字,6 个芯片被分成3组,其地址空间分配关系是:0-1777h 用于第一组ROM,存放监控程序;2000-2777h用于RAM,保存用户程序和用户数据,其高端的一些单元作为监控程序的数据区;第二组ROM的地址范围可以由用户选择,主要用于完成扩展内存容量(存储器的字、位扩展)的教学实验。内存储器和串行接口线路的组成如图所示。

TEC-XP教学计算机中还安排了另外几个存储器器件插座,可以插上相应存储器芯片以完成存储器容量扩展的教学实验,为此必须比较清楚地了解:

1. TEC-XP教学机的存储器系统的总体组成及其连接关系;

2. TEC-XP教学机的有关存储器芯片、I/O接口芯片的片选信号控制和读写命令的给出和具体使用办法;

3. RAM和EPROM、EEPROM存储器芯片在读写控制、写入时间等方面的同异之处,并正确建立连线关系和在程序中完成正确的读写过程;

4. 如何在TEC-XP教学机中使用扩展的存储器空间并检查其运行的正确性。 3.3 实验内容

1.要完成存储器容量扩展的教学实验,需为扩展存储器选择一个地址,并注意读写和OE等控制信号的正确状态;

2.用监控程序的D、E命令对存储器进行读写,比较RAM(6116)、EEPROM(28系列芯片)EPROM(27系列芯片)在读写上的异同;

3.用监控程序的A命令编写一段程序,对RAM(6116)进行读写,用D命令查看结果是否正确;

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