最新实训PPT课件.ppt

《最新实训PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新实训PPT课件.ppt（85页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三五成群，聚在大树，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩

2、子们却在周下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑了，快来我给你扇扇强子，别跑了，快来我给你扇扇”。孩。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你看热的，跑什么？你看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味

3、道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人

4、生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅长的时间隧道，袅实训一、实训目的1了解运算器的组成结构。了解运算器的组成结构。2掌握运算器的工作原理。掌握运算器的工作原理。3掌握简单运算器的数据传输方式。掌握简单运算器的数据传输方式。4验证运算功能发生器验证运算功能发生器(74LS181)及进位控制的组及进位控制的组合功能。合功能。2007.7.22计算机组成原理2进位控制运算部件进位控制运算部件在图在图10-2的基础上增加进位控制部分的基础上增加进位控制部分,可设计出可设计出进位控制运算部件实训原理图如图

5、进位控制运算部件实训原理图如图10-3所示。其中所示。其中181的进位进入一个的进位进入一个74LS74锁存器，其写入是由锁存器，其写入是由T4和和AR信号控制，信号控制，T4是脉冲信号，实验时将是脉冲信号，实验时将T4连至连至“STATEUNIT”的微动开关的微动开关KK2上。上。AR是电平控制是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验，而验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。锁存器中。2007.7.29计算机组成原理（下面两个图中（下面两个图中S0S0、S1S1、S2S2、S3S3只

6、和两片只和两片181181连接，不连连接，不连245245）图10-2运算器实训原理图2007.7.210计算机组成原理图10-3进位控制实训原理图2007.7.211计算机组成原理五、实训步骤1算术逻辑运算算术逻辑运算（1）实训说明）实训说明实训电路如图实训电路如图10-2所示。其中运算器由两片所示。其中运算器由两片74LS181构成构成8位字长的位字长的ALU。运算器的输出经过。运算器的输出经过一个三态门（一个三态门（74LS245）到）到AUJ3插座，再通过连插座，再通过连接排线连接到内总线上。运算器的两个数据输入端接排线连接到内总线上。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（分别由两个

7、锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输）锁存，锁存器的输入端已经连接到内总线上了。入端已经连接到内总线上了。2007.7.212计算机组成原理数据输入单元用以给出参与运算的数据。其中数据输入单元用以给出参与运算的数据。其中输入开关经过一个三态门（输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相）和内总线相连，该三态门的控制信号位连，该三态门的控制信号位SW-B，取低电平时，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。总线显示灯（在总线显示灯（在BUSUNIT单元中）已与内总单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。线相连，用来显示内总线

8、上的数据。控制信号中除控制信号中除T4为脉冲信号，其它信号均为电为脉冲信号，其它信号均为电平信号。平信号。2007.7.213计算机组成原理由于实训电路中的时序信号均已连至由于实训电路中的时序信号均已连至“JTUNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将将“JTUNIT”单元中的单元中的T4接至接至“STATEUNIT”单元单元中的微动开关中的微动开关KK2的输出端。在进行实验时，按动的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，如图微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，如图10-4所示。所示。S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDD

9、R1、LDDR2、ALU-B，SW-B各电平控制信号则使用各电平控制信号则使用“SWTICHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，单元中的二进制数据开关来模拟，其中其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。上述实训信号连接情况如图为高电平有效。上述实训信号连接情况如图10-4所示。所示。2007.7.214计算机组成原理图10-4运算器实训接线图2007.7.215计算机组成原理（2）操作步骤）操作步骤按图按图10-4连接实训电路并检查无误后打开连接实训电路并检查无误后打开电电源开关。图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标源开关。图中将用户需

10、要连接的信号线用小圆圈标明。明。用输入开关向暂存器用输入开关向暂存器DR1置数，操作流程置数，操作流程如如图图10-5所示。所示。a.拨动输入开关形成二进制数拨动输入开关形成二进制数01100101（或（或其它数值）。（数据显示灯亮为其它数值）。（数据显示灯亮为0，灭为，灭为1）。）。b.使使SWITCHUNIT单元中的开关单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭（关闭ALU输输出三态门）、出三态门）、LDDR1=1（为打开（为打开DR1输入准备）、输入准备）、LDDR2=0（关闭（关闭DR2输入）。输入）。2007.7.216计算机组成原理

11、c.按动微动开关按动微动开关KK2（产生（产生T4脉冲信号），与脉冲信号），与LDDR1信号一起，将二进制数信号一起，将二进制数01100101置入置入DR1中。中。输入开关向暂存器输入开关向暂存器DR2置数，操作流程如图置数，操作流程如图10-5所示。所示。a.拨动输入开关形成二进制数拨动输入开关形成二进制数10100111（或（或其它数值）。（数据显示灯亮为其它数值）。（数据显示灯亮为0，灭为，灭为1）。）。b.使使SWITCHUNIT单元中的开关单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭（关闭ALU输输出三态门）、出三态门）、LDDR1=

12、0（关闭（关闭DR1输入）、输入）、LDDR2=1（为打开（为打开DR2输入准备）。输入准备）。2007.7.217计算机组成原理c.按动微动开关按动微动开关KK2（产生（产生T4脉冲信号），与脉冲信号），与LDDR2信号一起，将二进制数信号一起，将二进制数01100101置入置入DR2中。中。检查检查DR1和和DR2中存在的数是否正确。中存在的数是否正确。a.使使SWITCHUNIT单元中的开关单元中的开关SW-B=1（关闭数据输入三态门）、（关闭数据输入三态门）、ALU-B=0（关闭（关闭ALU输输出三态门）、出三态门）、LDDR1=0（关闭（关闭DR1输入）、输入）、LDDR2=0（关闭

13、（关闭DR2输入）。输入）。b.置置S3、S2、S1、S0、M为为11111，总线显，总线显示灯则显示示灯则显示DR1中的数。中的数。c.置置S3、S2、S1、S0、M为为10101，总线显，总线显示灯则显示示灯则显示DR2中的数。中的数。2007.7.218计算机组成原理改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。a.保持保持SW-B、ALU-B=0保持不变。保持不变。b.按表按表1.1置置S3、S2、S1、S0、M、Cn的数的数值，并观察总线显示灯显示的结果。值，并观察总线显示灯显示的结果。例如：例如：置置S3、S2、S1、S0、M、Cn为为100101

14、，运算器作，运算器作加法运算加法运算置置S3、S2、S1、S0、M、Cn为为011000，运算器作，运算器作减法运算。减法运算。2007.7.219计算机组成原理图10-5向DR1和DR2寄存器置数操作流程2007.7.220计算机组成原理2.进位控制运算进位控制运算（1）实训说明）实训说明进位控制运算器的实训原理如图进位控制运算器的实训原理如图10-3所示，所示，在算术逻辑运算实训的基础上增加进位控制部分，在算术逻辑运算实训的基础上增加进位控制部分，使使ALU的进位进入到进位锁存器中。其写入是由的进位进入到进位锁存器中。其写入是由T4和和AR信号控制。信号控制。T4为脉冲信号；为脉冲信号；A

15、R是电平控制信是电平控制信号，低电平有效。当号，低电平有效。当T4脉冲来到时，则将本次运算脉冲来到时，则将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。的进位结果锁存到进位锁存器中。2007.7.221计算机组成原理图106进位控制实训接线（上图方格内竖线不需要）（上图方格内竖线不需要）2007.7.222计算机组成原理（2）操作步骤）操作步骤按图按图10-6连接实验电路并检查无误。连接实验电路并检查无误。打开电源开关。打开电源开关。用输入开关向暂存器用输入开关向暂存器DR1和和DR2置数。操作置数。操作流程如图流程如图10-5所示。所示。关闭数据输入三态门（关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开）

16、，打开ALU输出三态门（输出三态门（ALU-B=0），并使），并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。，关闭寄存器。对进位标志清零。对进位标志清零。置置S3、S2、S1、S0、M的状态为的状态为00000，置置AR的状态为的状态为0。（清零时。（清零时DR1中的数不应等于中的数不应等于FF）。按动微动开关）。按动微动开关KK2。注：进位标志指示灯注：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为亮时表示进位标志为“0”，无进，无进位；标志指示灯位；标志指示灯CY灭时表示进位为灭时表示进位为“1”，有进位。，有进位。2007.7.223计算机组成原理验证带进位运算及进位锁存功能。验证带进位运算及进

17、位锁存功能。使使Cn=1，AR=0，进行带进位算术运算。，进行带进位算术运算。例如，进行加法运算，使例如，进行加法运算，使ALU-B=0，S3S2S1S0M状状态为态为10010，此时数据总线上显示的数据为，此时数据总线上显示的数据为DR1加加DR2加当加当前进位标志，这个结果是否有进位产生，则要按动微动开关前进位标志，这个结果是否有进位产生，则要按动微动开关KK2，若进位标志灯亮，则无进位，反之则有进位。因为做，若进位标志灯亮，则无进位，反之则有进位。因为做加法运算时数据总线一直显示的数据为加法运算时数据总线一直显示的数据为DR1+DR2+CY，所，所以当有进位输入到进位锁存器后，总线显示的

18、数据为加上进以当有进位输入到进位锁存器后，总线显示的数据为加上进位位的结果。位位的结果。思考：思考：在8位运算器的基础上，如何设计16位运算器？2007.7.224计算机组成原理六、练习验证验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能：的算术运算和逻辑运算功能：在给定在给定DR1=65H、DR2=A7H的情况下，改变的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。中，并和理论分析进行比较、验证。2007.7.225计算机组成原理DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）CN=1(无进

19、位)CN=0(有进位)65A70 0 0 0F=()F=()F=()65A70 0 0 1F=()F=()F=()65A70 0 1 0F=()F=()F=()65A70 0 1 1F=()F=()F=()65A70 1 0 0F=()F=()F=()65A70 1 0 1F=()F=()F=()65A70 1 1 0F=()F=()F=()65A70 1 1 1F=()F=()F=()65A71 0 0 0F=()F=()F=()65A71 0 0 1F=()F=()F=()65A71 0 1 0F=()F=()F=()65A71 0 1 1F=()F=()F=()65A71 1 0 0F=

20、()F=()F=()65A71 1 0 1F=()F=()F=()65A71 1 1 0F=()F=()F=()65A71 1 1 1F=()F=()F=()2007.7.226计算机组成原理实训二实训二存储器存储器1熟悉存储器和总线组成的硬件电路。熟悉存储器和总线组成的硬件电路。2掌握静态随机存储器掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读工作特性及数据的读写方法。写方法。一、实训目的2007.7.227计算机组成原理按照实训步骤完成实训项目，利用存储器和按照实训步骤完成实训项目，利用存储器和总线进行数据传输。总线进行数据传输。二、实训要求三、实训原理半导体存储芯片采用超大规模集成电路制造工

21、半导体存储芯片采用超大规模集成电路制造工艺，其结构如图艺，其结构如图10-7所示。所示。2007.7.228计算机组成原理图10-7半导体存储芯片结构存储芯片通过地址总线、数据总线和控制总线与外部连接。地址线是单向输入，数据线是双向输入输出，数据线和地址的位数共同反映存储芯片的容量。例如：地址线为10根，数据线为8根，则芯片容量为210840964KB。2007.7.229计算机组成原理控制线主要有读控制线主要有读/写控制线写控制线WE与片选线与片选线CE两两种。读种。读/写控制线决定芯片进行读写控制线决定芯片进行读/写操作，片选线用写操作，片选线用来选择存储芯片（通常主存由多个存储芯片构来选

22、择存储芯片（通常主存由多个存储芯片构成）。成）。四、实训电路所所用用的的半半导导体体静静态态存存储储器器电电路路原原理理如如图图10-8所所示示。实实训训中中的的静静态态存存储储器器由由一一片片6116（2K8）构构成成，其其数数据据线线接接至至数数据据总总线线，地地址址总总线线由由地地址址锁锁存存器器（74LS273）给给出出，地地址址灯灯AD0AD7与与地地址址线线相相连连，显显 示示 地地 址址 线线 内内 容容。数数 据据 开开 关关 经经 一一 三三 态态 门门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。）连至数据总线，分时给出地址和数据。2007.7.230计算机组成原理因

23、为地址寄存器为因为地址寄存器为8位，接入位，接入6116的地址的地址A7A0，而高三位，而高三位A8A10接地，所以其实际容量为接地，所以其实际容量为256字节。字节。6116有三个控制线：有三个控制线：CE（片选线）、（片选线）、OE（读线）、（读线）、WE（写线）。当片选有效（写线）。当片选有效（CE=0）时，时，OE=0时进行读操作，时进行读操作，WE=0时进行写操作。本时进行写操作。本实验中将实验中将OE常接地，在此种情况下，当常接地，在此种情况下，当CE=0、WE=0时进行读操作，时进行读操作，CE=0、WE=1时进行写操时进行写操作，其写时间与作，其写时间与T3脉冲宽度一致。脉冲宽

24、度一致。操作时将操作时将T3脉冲接至实验板上时序电路模块的脉冲接至实验板上时序电路模块的TS3相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信号由号由“SWITCHUNIT”单元的二进制开关模拟，其中单元的二进制开关模拟，其中SW-B为低电平有效，为低电平有效，LDAR为高电平有效。为高电平有效。2007.7.231计算机组成原理图10-8存储器实训电路图2007.7.232计算机组成原理1形成时钟脉冲信号形成时钟脉冲信号T3，其连线方法和操作步骤如下：，其连线方法和操作步骤如下：（1）接通电源，用示波器接入方波信号源的输出插孔）接通电源，用示波器接入方波信

25、号源的输出插孔H24,调节电位器调节电位器W1，使，使H24端输出实验所期望频率的方波。端输出实验所期望频率的方波。（2）时序电路模块中的）时序电路模块中的和和H23排针相连。排针相连。（3）在时序电路模块中有两个二进制开关）在时序电路模块中有两个二进制开关“STOP”和和“STEP”。将。将“STOP”开关置为开关置为“RUN”状态、状态、“STEP”开关置开关置为为“EXEC”状态时，按动微动开关状态时，按动微动开关“START”，则，则T3输出为连输出为连续的方波信号，此时调节电位器续的方波信号，此时调节电位器W1，用示波器观察，使，用示波器观察，使T3输输出实验要求的脉冲信号。当出实验

26、要求的脉冲信号。当“STOP”开关置为开关置为“RUN”状态、状态、“STEP”开关置为开关置为“STEP”状态时，每按动一次微动开关状态时，每按动一次微动开关“START”，则，则T3输出一个单脉冲，其脉冲宽度与连续方式相输出一个单脉冲，其脉冲宽度与连续方式相同。同。五、实训步骤2007.7.233计算机组成原理2按图按图10-9连接实验线路，仔细检查线路无误后连接实验线路，仔细检查线路无误后接通电源。由于存储器模块内部的连线已经连接接通电源。由于存储器模块内部的连线已经连接好，因此只需要完成实验电路的形成、控制信号好，因此只需要完成实验电路的形成、控制信号模拟开关、时钟脉冲信号模拟开关、时

27、钟脉冲信号T3与外部存储模块的外与外部存储模块的外部连接。部连接。2007.7.234计算机组成原理图10-9实训接线图2007.7.235计算机组成原理3给存储器的给存储器的00、01、02、03、04地址单元地址单元中分别写入数据中分别写入数据11、12、13、14、15，具体操作步，具体操作步骤如图骤如图10-10所示（以向所示（以向0号单元写入数据号单元写入数据11为为例）：例）：图10-10写入数据流程图2007.7.236计算机组成原理依次读出第依次读出第00、01、02、03、04号单元中的号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的内容，观察上述各单元中的内容是否与前

28、面写入的一致。具体操作步骤如图一致。具体操作步骤如图10-11所示（以向所示（以向0号单元号单元读出数据读出数据11为例）：为例）：图10-11读出数据流程图思考：假如计算机系统需要64KB容量的内存，存储电路该如何设计？2007.7.237计算机组成原理给存储器的给存储器的111A地址单元中分别写入数地址单元中分别写入数据，并依次读出据，并依次读出10个单元中的数据，观察数据灯，个单元中的数据，观察数据灯，检测显示结果。检测显示结果。六、练习2007.7.238计算机组成原理实训三实训三微控制器实验微控制器实验1.掌握时序产生器的组成原理。掌握时序产生器的组成原理。2.掌握微程序控制器的组成

29、原理。掌握微程序控制器的组成原理。3.掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。行。一、实训目的二、实训要求按照实训步骤完成实训项目，熟悉微程序的按照实训步骤完成实训项目，熟悉微程序的编码、写入、观察运行状态。编码、写入、观察运行状态。2007.7.239计算机组成原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送的硬件逻辑部件工作的微命令序列，完成数据传送和各种控制操作。它的执行方法就是将控制各

30、部件和各种控制操作。它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表表示称为微指令。这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种指令序列称为微程序。微程示一条机器指令，这种指令序列称为微程序。微程序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器。序存储在一种专用的存储器中，称为控制存储器。微程序控制器原理框图如图微程序控制器原理框图如图10-12所示。所示。三、实训原理2007.7.240计算机组成

31、原理图1012微控器原理图2007.7.241计算机组成原理1时序逻辑原理时序逻辑原理实训所用的时序控制电路框图如图实训所用的时序控制电路框图如图10-13所示，可产生所示，可产生4个等个等间隔的时序信号间隔的时序信号TS1TS4，其中，其中为时钟信号，由方波信号源为时钟信号，由方波信号源（SIGNALUNIT）单元提供，可产生频率及脉宽可调的方波信）单元提供，可产生频率及脉宽可调的方波信号。读者在练习中可根据实训需要自行选择方波信号的频率及脉号。读者在练习中可根据实训需要自行选择方波信号的频率及脉宽。图中宽。图中STEP和和START由设计的时序控制单元（由设计的时序控制单元（STATEUN

32、IT）中的二进制开关中的二进制开关STEP和和START模拟产生。当模拟产生。当STEP开关为开关为0时，系时，系统处于连续（统处于连续（EXEC）执行状态，此时按下）执行状态，此时按下START键后，时序信号键后，时序信号TS1TS4将周而复始地发送出去。当将周而复始地发送出去。当STEP为为1（STEP）时，此）时，此时按下时按下START键后，时序信号键后，时序信号TS1TS4只产生一个周期，机器便只产生一个周期，机器便处于单步（处于单步（STEP）运行状态，即此时只发送一个）运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序周期的时序信号就停机。利用单步方式，每次只读取一条微指令，可以观察微信

33、号就停机。利用单步方式，每次只读取一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。另外，当机器连续运行时，指令的代码与当前微指令的执行结果。另外，当机器连续运行时，如果如果STEP开关置开关置“1”，也会使机器停机，或使，也会使机器停机，或使CLR开关拨至零也开关拨至零也可以使时序清零。可以使时序清零。四、实训电路2007.7.242计算机组成原理由于时序电路的内部线路已经连好，所以只由于时序电路的内部线路已经连好，所以只需要将时序电路和方波信号源连接，即将时序电路需要将时序电路和方波信号源连接，即将时序电路的时钟输入端的时钟输入端接至方波信号发生器输入端接至方波信号发生器输入端H23

34、上，上，按动启动键按动启动键START后，就可以产生时序信号后，就可以产生时序信号TS1TS4。时序电路的。时序电路的CLR已接至实验板左下方的已接至实验板左下方的CLR模拟开关上。模拟开关上。图10-13时序控制电路框图2007.7.243计算机组成原理2微程序控制实训电路微程序控制实训电路实训微程序控制器的组成如图实训微程序控制器的组成如图10-14所示，其中所示，其中控制存储器可以采用控制存储器可以采用3片片2816的的E2PROM构成；微构成；微命令寄存器命令寄存器18位，用两片位，用两片8D触发器（触发器（273）和一片）和一片4D（175）触发器组成；微地址寄存器）触发器组成；微地

35、址寄存器6位，用三片位，用三片正沿触发的双正沿触发的双D触发器（触发器（74）组成，它们带有清）组成，它们带有清“0”端和预置端；在不判别测试的情况下，端和预置端；在不判别测试的情况下，T2时刻打入时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉时刻测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为冲通过强置端将某一触发器置为“1”状态，完成地址状态，完成地址修改。修改。2007.7.244计算机组成原理在该实训电路中可以设计具有三种状态的编程在该实训电路中可以设计具有三种状态的编程开

36、关：开关：PROM（编程）、（编程）、READ（校验）、（校验）、RUN（运行）。当处于（运行）。当处于“编程状态编程状态”时，读者可根据微地时，读者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器储器2816中。当处于中。当处于“校验状态校验状态”时，可以对写入控时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态运行状态”时，只需要给出微程序的入口地址，则可根据微程时，只需要给出微程序的入口地址，则可根据微程序流

37、程图自动执行微程序。序流程图自动执行微程序。2007.7.245计算机组成原理3指令格式指令格式微指令字长共微指令字长共24位，其控制位顺序如下：位，其控制位顺序如下：24232221201918171615 14 1312 11 109 8 7654321S3S2S1S0MCnWECELDPCABCA5A0ALUALU控制字段：控制字段：S3S3、S2S2、S1S1、S0S0、M M、CnCn，它们的二进制组，它们的二进制组合用于控制合用于控制ALUALU的工作模式，具体含义参见运算器实训中关于的工作模式，具体含义参见运算器实训中关于ALUALU的介绍。的介绍。存储器读写控制字段：存储器读写

38、控制字段：WEWE，用于控制存储器的读写控，用于控制存储器的读写控制，详细的介绍参见存储器实验。制，详细的介绍参见存储器实验。片选字段：片选字段：CECE，LDPCLDPC的组合将会对存储器、输入、输出设备进的组合将会对存储器、输入、输出设备进行片选。行片选。A A、B B、C C字段分别是字段分别是3 3位二进制的组合，它们分别作为位二进制的组合，它们分别作为译码器的输入，然后输出各种控制信号，其含义将在基本模型译码器的输入，然后输出各种控制信号，其含义将在基本模型机实训中做详细介绍，机实训中做详细介绍，A A、B B、C C字段输入与输出信号对应表见字段输入与输出信号对应表见10-210-

39、2，10-310-3，10-410-4所示。所示。2007.7.246计算机组成原理表10-2A字段输入与输出信号对应表151413选择000001LDRi010LDDR1011LDDR2100LDIR101LOAD110LDAR与图10-14中不一致，图中是LDR1，是否按表中？按表中按表中2007.7.247计算机组成原理表10-3B字段输入与输出信号对应表121110选择000001RSB010RDB011RIB100299B101ALUB110SWB111PCB2007.7.248计算机组成原理表10-4C字段输入与输出信号对应表987选择000001P（1）010P（2）011P（3

40、）100P（4）101AR110LDPC与图10-14中不一致，图中是PC(1)，是否按表中？按表中按表中2007.7.249计算机组成原理微指令字长种微指令字长种UA5UA0为为6位的后续微地址，位的后续微地址，A、B、C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。C字段字段中的中的P（1）P（4）是四个测试字位。其功能是根据机器）是四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，其原理如图口，从而实现微程序的顺序、分支、

41、循环运行，其原理如图10-15所示，图中所示，图中I7I2为指令寄存器的第为指令寄存器的第72位输出，位输出，SE5SE1为微控制器单元微地址锁存器的输出端。为微控制器单元微地址锁存器的输出端。AR为算为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。术运算是否影响进位及判零标志控制位，其为零有效。B字字段中的段中的RS-B、R0-B、RI-B分别为源寄存器选通信号、目的分别为源寄存器选通信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器指令来进行三个工作寄存器指令来进行三个工作寄存器R0、R1及及R2的选通译码，其原的选通译码

42、，其原理如图理如图10-16所示，图中所示，图中I0I4为指令寄存器的第为指令寄存器的第04位，位，LDRi为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位。为打入工作寄存器信号的译码器使能控制位。2007.7.250计算机组成原理图10-14微控制器实训电路图2007.7.251计算机组成原理图10-15微程序执行分支选择原理图2007.7.252计算机组成原理图10-16寄存器控制原理图2007.7.253计算机组成原理1实训说明实训说明图图10-17为几条机器指令对应的参考微程序流程为几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，图，将全部微程序按微指令格式变成二进制

43、代码，可得到表可得到表10-5的二进制代码表。的二进制代码表。五、实训步骤2007.7.254计算机组成原理2观察时序信号观察时序信号用双踪示波器（或用用双踪示波器（或用PC示波器功能）观察方波示波器功能）观察方波信号源的输出，时序电路中的信号源的输出，时序电路中的“STOP”开关置为开关置为“RUN”，“STEP”开关置为开关置为“EXEC”。按动。按动START按键，从示波器上可观察到按键，从示波器上可观察到TS1、TS2、TS3、TS4各点的波形，比较它们的相互关系，画出其波形，各点的波形，比较它们的相互关系，画出其波形，并标注测量所得的脉冲宽度，见图并标注测量所得的脉冲宽度，见图10-

44、18。2007.7.255计算机组成原理图10-17微程序流程图2007.7.256计算机组成原理图10-18时序信号图2007.7.257计算机组成原理表10-5二进制代码表微地址S3 S2 S1 S0 M CN WE CE LDPCABCUA5-UA00000000001110111010001000001000000011110111000000010020000000001000000010010000300000000011000000000010004000000000011000000000101050000000100100010000001100610010101000110

45、1000000001070000000101100000000011011000000001100111000000000111000000011110111000000011120000000111101110000001111300000001111011100000111014000000011110111000010101150000001000000010000000011600000000011000000000111117000000000000000000000001250000000011010000000000012007.7.258计算机组成原理3操作步骤：操作步骤：（1

46、）编程）编程将微程序控制器编程开关置为将微程序控制器编程开关置为PROM（编程）状态。（编程）状态。将时序产生单元（将时序产生单元（STATEUNIT）中的）中的“STEP”置为置为“STEP”，“STOP”置为置为“RUN”状态。状态。用二进制模拟开关置微地址用二进制模拟开关置微地址MA5MA0。在微程序编程开关在微程序编程开关MK23MK0上置微代码，上置微代码，24位开位开关对应关对应24位显示灯，开关量置为位显示灯，开关量置为“0”时灯亮，开关量为时灯亮，开关量为“1”时时灯灭。灯灭。启动时序电路（按动启动按钮启动时序电路（按动启动按钮“START”），即将微），即将微代码写入到代码写

47、入到2816的相应地址对应的单元中。的相应地址对应的单元中。重复重复步骤，将表步骤，将表10-2的微代码写入的微代码写入2816中。中。2007.7.259计算机组成原理（2）校验微指令）校验微指令将微程序控制器编程开关置为将微程序控制器编程开关置为READ（校验）状态。（校验）状态。将时序产生单元（将时序产生单元（STATEUNIT）中的）中的“STEP”置为置为“STEP”，“STOP”置为置为“RUN”状态。状态。用二进制模拟开关置微地址用二进制模拟开关置微地址MA5MA0。启动时序电路（按动启动按钮启动时序电路（按动启动按钮“START”），读出微代），读出微代码。观察显示灯码。观察显

48、示灯MD23MD0的状态（灯亮为的状态（灯亮为“0”，灭为，灭为“1”），检查读出的微代码是否与写入的相同。如果不同，），检查读出的微代码是否与写入的相同。如果不同，则将开关置于则将开关置于PROM编程状态，重新执行编程状态，重新执行1）（编程）即可）（编程）即可运行并观察结果。运行并观察结果。运行的过程中着重观察微地址显示灯、微命令显示运行的过程中着重观察微地址显示灯、微命令显示灯。运行的方式有单步和连续两种方式。灯。运行的方式有单步和连续两种方式。2007.7.260计算机组成原理（3）单步运行）单步运行将微程序控制器编程开关置于将微程序控制器编程开关置于“RUN（运行）（运行）”状态。状

49、态。将时序产生单元（将时序产生单元（STATEUNIT）中的）中的“STEP”置为置为“STEP”，“STOP”置为置为“RUN”状态。状态。拨动微地址清零拨动微地址清零CLR开关，将开关，将CLR的状态按的状态按101变化。从而将微地址寄存器变化。从而将微地址寄存器MA5MA0清零，微程序运行的清零，微程序运行的入口微地址置为入口微地址置为000000（二进制）。（二进制）。连续按动连续按动“START”键，启动时序电路。每按动一次键，启动时序电路。每按动一次“START”键，将顺序读出一条微指令并执行后停机。此时，键，将顺序读出一条微指令并执行后停机。此时，微地址显示灯显示的是下一条将要运

50、行的微指令地址，微命微地址显示灯显示的是下一条将要运行的微指令地址，微命令显示灯显示的是正读出并执行的微指令。令显示灯显示的是正读出并执行的微指令。2007.7.261计算机组成原理（4）连续运行：）连续运行：将微程序控制器编程开关置于将微程序控制器编程开关置于“RUN（运行）（运行）”状态。状态。将时序产生单元（将时序产生单元（STATEUNIT）中的）中的“STEP”置为置为“EXEC”，“STOP”置为置为“RUN”状态。状态。拨动微地址清零拨动微地址清零CLR开关，将开关，将CLR的状态按的状态按101变化。从而将微地址寄存器变化。从而将微地址寄存器MA5MA0清零，微程序运行的清零，