hpci計(jì)算機(jī)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)唐山學(xué)院信息工程系課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,唐山學(xué)院信息工程系,計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室,計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn),SAC-T3C,計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀,SAC-T3C,計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)一,時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)二,運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)三,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)四,數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)五,微程序控制器實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)一,時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,、,掌握時(shí)序電路的組成原理和控制原理,2,、通過對時(shí)序電路輸入、輸出波形的觀察,提高對基本邏輯電路、部件的分析和設(shè)計(jì)能力,3,、掌握計(jì)算機(jī)中周期、節(jié)拍、脈沖間的關(guān)系，增加對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)序的理解實(shí)驗(yàn)一,時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),二、,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備：,DP,（單拍）、,TJ,（停機(jī)）、,QD,、,QD,（啟動(dòng)）是面板上的按鈕，按下時(shí)，狀態(tài)為,1,，松開時(shí)，狀態(tài)為,0,在,DP=0,TJ=0,QD=0,QD=1,時(shí)，開始啟動(dòng)時(shí)序發(fā)生器，,T1-T4,將周而復(fù)始地發(fā)送出去，機(jī)器開始運(yùn)行，當(dāng),DP=1,時(shí)，機(jī)器單步運(yùn)行，即此時(shí)只發(fā)一個(gè)節(jié)拍信號就停機(jī)，連續(xù)運(yùn)行時(shí)，,TJ=1,就能使機(jī)器停止運(yùn)行。

實(shí)驗(yàn)任務(wù)：弄清楚原理線路各部分的原理和信號間的邏輯關(guān)系實(shí)驗(yàn)一,時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)步驟：,1,、將,H,插孔與,Q4,插孔相連2,、使,DP=0,TJ=0,QD=1,QD=0,用示波器觀察并記錄,T1,、,T2,、,T3,、,T4,的波形3,、使,QD,由,1,變,0,，再觀察并記錄,T1,、,T2,、,T3,、,T4,的波形4,、機(jī)器在連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，使,TJ=1,，觀察并記錄出現(xiàn)的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)一,時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)要求：,做好預(yù)習(xí)，掌握時(shí)序電路的組成和工作原理交出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、記錄的波形圖、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和理論分析以及體會(huì)實(shí)驗(yàn)一時(shí)序電路組成、控制原理實(shí)驗(yàn),五、注意事項(xiàng)：,（,1,）開關(guān)按下時(shí)，狀態(tài)為,1,，對應(yīng)發(fā)光二極管亮松開時(shí)，狀態(tài)為,0,2,）避免總線上的數(shù)據(jù)沖突實(shí)驗(yàn)二運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,掌握運(yùn)算器的組成及工作原理2,完成指定數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)二 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,利用實(shí)驗(yàn)儀上的模擬輸入開關(guān)控制設(shè)定數(shù)據(jù)完成指定的運(yùn)算實(shí)驗(yàn)二 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)步驟：,1,、在數(shù)據(jù)輸入開關(guān)上撥好第一個(gè)數(shù)據(jù),01010101,（即,55H,）,2,、根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理線路，利用各路控制信號的排列組合將第一個(gè)數(shù)據(jù)打入,R5,中。

3,、改變各路控制信號的排列組合實(shí)現(xiàn),R5,的內(nèi)容送入,DR1,中4,、仿照,1-3,步將第二個(gè)數(shù)據(jù),10101010,（即,AAH,）打入,R4,在實(shí)現(xiàn),R4,的內(nèi)容送入,DR2,中5,、利用,S3-S0CnM,信號的不同排列組合實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)據(jù)指定的算術(shù)或邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)二 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),四、注意事項(xiàng)：,1,必須注意各路控制信號是高電平有效還是低電平有效2,對連到總線上的器件一定要控制住送到總線的信號在某一時(shí)刻只能一個(gè)有效，其余器件的輸出處于高阻狀態(tài)，絕對避免總線上發(fā)生沖突例如,/R4-BUS,、,/R5-BUS,、,/PC-BUS,、,/ALU-BUS,、,/CE,、,/SW-BUS,都是控制往總線上送數(shù)據(jù)的信號，每一時(shí)刻他們只能一個(gè)是低電平，不允許兩個(gè)或多個(gè)同時(shí)為低電平3,送往觸發(fā)器的數(shù)據(jù)要靠時(shí)序脈沖（單拍）打入實(shí)驗(yàn)二 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)要求：,1,、做好預(yù)習(xí)，掌握,ALU,的功能特性，熟悉實(shí)驗(yàn)中所用設(shè)備2,、獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)3,、交出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告：包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題及解決的方法、列出理論分析值和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、畫出進(jìn)位延時(shí)時(shí)間波形圖及測量值、收獲體會(huì)實(shí)驗(yàn)三,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,、掌握隨機(jī)存儲(chǔ)器,RAM,的工作特性及使用方法,2,、掌握半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)和讀出數(shù)據(jù)的過程和工作原理。

3,、了解半導(dǎo)體存儲(chǔ)器線路的定時(shí)要求4,、測量,6116,型,RAM,的讀出時(shí)間實(shí)驗(yàn)三,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn),二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)靜態(tài),RAM,的讀寫操作,實(shí)驗(yàn)三,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)步驟：,1,、初始準(zhǔn)備：置邏輯開關(guān),QD=0,，,QD=0,DP=1,TJ=0,Q4,與,H,連線,使時(shí)序電路處于單拍狀態(tài),.,2,、送地址,:,將輸入開關(guān)設(shè)置的地址利用各路控制信號的不同組合經(jīng)總線打入地址計(jì)數(shù)器,PC,中再打入地址寄存器,AR,中,.,3,、寫數(shù)據(jù)到,RAM,中,:,借助數(shù)據(jù)輸入開關(guān)置好要寫入的數(shù)據(jù),利用各路控制信號的必要組合將該數(shù)據(jù)寫入,RAM,選定的單元中,.,4,、連續(xù)寫,:,將地址計(jì)數(shù)器,PC,中的地址加,1,把數(shù)據(jù)輸入開關(guān)置好的另一個(gè)數(shù)據(jù)寫入,RAM,的下一個(gè)單元中,循環(huán)往復(fù),共連寫五個(gè)設(shè)定的數(shù)據(jù),.,5,、連續(xù)讀,:,通過輸入開關(guān)設(shè)置剛寫入,RAM,的數(shù)據(jù)區(qū)首址,送地址,利用各路控制信號的必要組合將該單元內(nèi)容讀出,將地址加,1,讀下一個(gè)單元的內(nèi)容循環(huán)往復(fù),把連續(xù)五個(gè)單元的內(nèi)容全部讀出,.,實(shí)驗(yàn)三,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)要求,作好預(yù)習(xí)，掌握,6116,靜態(tài),RAM,的功能和使用方法。

按老師指定的單元和內(nèi)容進(jìn)行寫和讀交出完整的實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,了解運(yùn)算器和存貯器如何協(xié)調(diào)工作2,了解數(shù)據(jù)通路的形成以及數(shù)據(jù)和地址是怎樣在通路上傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn),二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)任務(wù)：利用運(yùn)算器實(shí)現(xiàn)由數(shù)據(jù)輸入開關(guān)分別設(shè)定的兩個(gè)數(shù)據(jù)的指定運(yùn)算再將運(yùn)算結(jié)果送入存儲(chǔ)器的指定單元中實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)步驟,1,、,Q4,與,H,插孔連線，并使時(shí)序電路處于單拍狀態(tài)2,、將數(shù)據(jù)輸入開關(guān)置好的第一個(gè)數(shù)借助各路控制信號的必要組合以及時(shí)序脈沖打入,DR1,并保存3,、類似第,2,步將第二個(gè)數(shù)打入,DR2,并保存4,、利用各路控制信號的必要組合實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的指定運(yùn)算5,、將運(yùn)算結(jié)果存入,RAM,的指定單元中6,、先用輸入開關(guān)置好指定單元地址，借助各路控制信號的必要組合將該地址用時(shí)序脈沖相繼打入,PC,和,AR,中并保存7,、再利用各路控制信號的相應(yīng)組合和時(shí)序脈沖將運(yùn)算結(jié)果從,ALU,傳送到存貯器并寫入指定單元保存實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn),三、注意事項(xiàng),1,、絕對避免總路線上數(shù)據(jù)沖突2,、注意各種動(dòng)作的先后次序四、實(shí)驗(yàn)要求,1,、作好預(yù)習(xí)，對數(shù)據(jù)通路要了然在胸2,、交出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康模靼粹o開關(guān)的操作過程，實(shí)驗(yàn)記錄以及體會(huì)。

實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1,、掌握微程序控制器的組成，工作過程及調(diào)試方法2,、明確微程序概念，學(xué)會(huì)微指令及微程序的設(shè)計(jì)3,、通過單步方式執(zhí)若干條微指令，深入理解微程序控制器的工作原理實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),二、預(yù)備知識(shí),微程序控制器的設(shè)計(jì)思想,控制器在計(jì)算機(jī)中的分工是取指令、分析指令、執(zhí)行指令、再取下一條指令、循環(huán)往復(fù)以完成程序設(shè)定的功能微程序控制器的設(shè)計(jì)思想是將每一條指令用一段微程序來描述，微程序由若干條微指令組成，而每一條微指令又由若干微命令及一微指令地址組成，每一個(gè)微命令對應(yīng)于邏輯線路的一個(gè)控制操作微程序放在控制存貯器中，取指令和分析指令屬公用的微程序段，執(zhí)行指令則不同指令對應(yīng)不同的微程序段，到控制存儲(chǔ)器的那個(gè)單元取微指令，其地址在,PC,中，而,PC,的內(nèi)容則由指令碼結(jié)果或上條微指令的下址字段決定，從控存取出的微指令放在微指令寄存器中實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1,、實(shí)驗(yàn)任務(wù),熟悉微程序控制器的工作原理和所設(shè)計(jì)的各條指令相應(yīng)微程序的執(zhí)行過程實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),四、實(shí)驗(yàn)步驟,連接好,UMBIN,與,UMBOUT,之間的,26,線扁平電纜，將所有模擬二進(jìn)制開關(guān)置高平,(,除,QD=0,、,QD=0,、,DP=1,、,TJ=0,外，即時(shí)序電路處于單拍狀態(tài)。

把連續(xù)脈沖,Q4,接至?xí)r序電路的,H,輸入，,QD,由,010,，啟動(dòng)時(shí)序電路將表,4,的程序?qū)懭?RAM,：方法可用存貯器實(shí)驗(yàn)中的方法，或用下面微程序的方法即用微指令強(qiáng)迫,RAM,寫來實(shí)驗(yàn)方法是，,SWE=1,，,SRD=1,/CLR,同,101,，使,UA4-0=00000,SWE,由,101,，使微地址,UA4-0=10000,，然后按表,5,來操作由于控制信號全部由微程序控制器提供，因此只需操作數(shù)據(jù)輸入開關(guān)和脈沖產(chǎn)生電路中的單拍開關(guān),QD,以上為存貯器寫入全過程，起始地址為,00H,寫入過程結(jié)束后，將,/CLR 101,，清零微地址實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),存貯器的讀操作,讀出剛才寫入程序，檢查程序和數(shù)據(jù)是否正確SWE=1,，,SRD=1,，,SRD,由,101,，,UA4-0=01000,，強(qiáng)迫機(jī)器處于,RAM,讀狀態(tài)同樣，只需按表,6,操作數(shù)據(jù)輸入開關(guān)一次，按單拍開關(guān),QD,即可反復(fù)讀出實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),1,、執(zhí)行,LDA,指令（,RAM,內(nèi)容寫入,R5,累加器）,如表,4,所示，,RAM,的,00,單元存放,LDA,的機(jī)器指令碼,20,，,01,單元存放,0DH,，,0DH,單元存儲(chǔ),55H,此指令目的是要將,55H,送入累加器,R5,。

數(shù)據(jù)輸入開關(guān)撥好,00H,/CLR,清零開關(guān)由“,1”-“0”-“1”,，使微地址,UA4UA0,為,00000,按一次單拍脈沖,QD,執(zhí)行微地址為,00000,的啟動(dòng)程序，給出下條微指令的地址,UA4-UA0,為,00001,按一次一單拍脈沖,QD,，執(zhí)行微地址為,00001,的微指令，,00-,地址寄存器,U4,，且地址計(jì)數(shù)加,1,變?yōu)?01H,這時(shí),00,單元的內(nèi)容,20H,到指令寄存器,IR,，,D7-0,顯示為,20H,，即,IR7,，,IR6,，,IR5=0,，,0,，,1,，給出下一條微地下為,01001,實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),按一次單拍脈沖,QD,，執(zhí)行微地址為,00010,的微指令，這時(shí),PC-U4,，即,01H-,地址寄存器,U4,，顯示為,01H,，,PC+1-PC,，給出下一條微地址為,01001,按一次單拍脈沖,QD,，執(zhí)行地址為,01001,的微指令，這時(shí),RAM-,地址寄存器,U4,（即,01,單元的內(nèi)容,0DH,到,U4,中），這時(shí)顯示為,0DH,，給出下一條微地址為,10101,實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),按一次單拍脈沖,QD,，執(zhí)行微地址為,10101,的微指令，這時(shí),RAM-R5,累加器，即,0DH,單元內(nèi)容,55H,到累加器,R5,，這時(shí)數(shù)據(jù)總線顯示,D7-D0,為,01010101,，給出下一條微地址為,10110,，該機(jī)器指令執(zhí)行完時(shí)，,R5,內(nèi)容為,55H,。

按一次單拍脈沖,QD,，執(zhí)行微地址為,10110,的微指令，,PC+1-PC,顯示,02H,給出下一條微地址為,00001,實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),2,、執(zhí)行,ADD,指令（加法）,3,、執(zhí)行,STA,指令（,R5,的內(nèi)容送到,RAM,地址為,10H,單元中4,、執(zhí)行,OUT,指令（把,10H,單元中內(nèi)容送到總線上5,、執(zhí)行,AND,指令（把,R5,內(nèi)容和,0FH,單元內(nèi)容相與結(jié)果送到,R5,）,6,、執(zhí)行,COM,指令（把,R5,內(nèi)容取反送,R5,）,7,、執(zhí)行,JMP,指令（無條件轉(zhuǎn)移到地址為,00H,的單元）,實(shí)驗(yàn)五 微程序控制器實(shí)驗(yàn),五、實(shí)驗(yàn)要求,1,、做好預(yù)習(xí)，特別要仔細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書,2,、交出完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)過程記錄以及體會(huì)3,、獨(dú)立設(shè)計(jì)一條新指令相應(yīng)的微程序。