计算机组成原理实验指导书 - 图文

LDIR(CER) INTS INTC M4 M3 LDER LDIAR TJ 为1时，对指令寄存器进行加载的控制信号。 置中断允计标志INTE为1 清除中断允许标志INTE

当M4=1时，R4从数据总线DBUS接收数据。 当M4=0时，R4从指令寄存器IR接收数据。 当M3=1时，AR2从数据总线DBUS接收数据。 当M3=0时，AR2从程序计数器PC接收数据 为1时，允许对暂存寄存器ER加载 为1时，对中断寄存器IAR加载。 停机指令，暂停微程序运行。

2）．微地址寄存器μAR

微地址寄存器μAR是1片74LS273，对控制存储器提供微程序地址。当CLR#＝0时，将异步清零，使微程序从000000B开始执行。在每一个T1的上升沿，新的微指令地址打入微地址寄存器中。微地址由指示灯uA5-uA0显示。控制台信号SWC直接连接74LS273，作为uD6, 用于实验读寄存器操作。 3）．微程序地址译码电路

微程序地址译码电路产生后继微程序地址，它由2片74LS32和2片74LS08构成。微程序地址译码电路数据来源是：控制存储器产生的后继微程序地址uA5~uA0,控制存储器产生的标志位P3~P0，指令操作码IR7~IR4，进位标志位C，中断请求标志INTQ，控制台方式标志位SWB、SWA。

5、控存EEPROM的改写 TEC-9中的5片EEPROM（CM4-CM0）是控存，里面装有微程序的微代码。由于它是电可擦除和编程的EEPROM，

因此可以实现不用将CM4-CM0从插座上取出就能实现对其编程的目的。

6、控制台

控制台由若干拨动开关和指示灯组成，用于设置控制台指令、人工控制数据通路、设置数据代码信号和显示相关数据组成等。 1）．数据开关SW7-SW0

八位数据开关，通过74LS244接到数据通路部分的数据总线DBUS上，用于向数据通路中的寄存器和存储器置数。当SW_BUS=1时，SW7－SW0的数据送往数据总线DBUS。开关拨到上面位置时输出1，开关拨到下面位置时输出0。SW7对应DBUS最高位，SW0对应DBUS最低位。 2）．模拟数据通路控制信号开关K15-K0

拨动开关，拨到上面位置输出1，拨到下面位置输出0。实验中用于模拟数据通路部分所需的电平控制信号。例如，将K1与LDDR1相连，则K1拨到上面位置时，表示LDDR1为1。这些开关在数字逻辑与数字系统实验时也作为电平输入开关。 3）．数据总线指示灯DBUS

八个发光二极管（高四位为红，低四位为绿），指示DBUS上数据。灯亮表示1。 4）．指令总线指示灯IBUS

八个发光二极管（高四位为红，低四位为绿），指示IBUS上数据。灯亮表示1。 5）．地址指示灯AR

八个发光二极管（高四位为红，低四位为绿），指示双端口存储器的左端口地址寄存器内容。灯亮表示1。 6）．程序计数器指示灯PC

八个发光二极管（高四位为红，低四位为绿），指示双端口存储器右端口地址。灯亮表示1。 7）．40位微命令指示灯CM3-CM0

40个红色发光二极管，显示从控制存储器读出的微命令的内容。 8）．其它指示灯C、BUSYL、BUSYR

C是进位标志指示灯。BUSYL、BUSYR分别是RAM左右端口忙指示灯。

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9）．运算器指令灯

A7~A0，运算器A口数据指指示灯；B7~B0，运算器B口数据指示灯；F7~F0，运算器运算结果输出数据指示灯 10）．微动开关CLR#、QD

按一次CLR# 开关，产生一个负的单脉冲CLR#，正的单脉冲CLR。CLR#对全机进行复位。CLR#到时序和控制器的连接已经在印制板上实现，控制存储器和数据通路部分不使用CLR#。按一次QD按钮，产生一个正的启动脉冲QD和负的单脉冲QD#。QD使机器运行。 11）．工作方式选择开关 a、工作模式设置开关 SWC SWB SWA 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 功能 启动程序:程序从指定的地址开始运行 读双端口存储器 写双端口存储器 写寄存器堆 读寄存器堆 启动程序（PR）：按下复位按钮CLR#后，微地址寄存器清零。这时， SWC＝0、SWB＝0、SWA＝0，用数据开关SW7－SW0设置RAM中的程序首地址，按QD按钮后，启动程序执行。

写存储器（WRM）：按下复位按钮CLR#，置SWC＝0、SWB＝1、SWA＝0。①在SW7－SW0中置好存储器地址，按QD按钮将此地址打入AR1。②在SW7－SW0置好数据，按QD，将数据写入AR1指定的存储器单元，这时AR加1。③返回②。依次进行下去，直到按复位键CLR#为止。这样就实现了对RAM的连续手动写入。这个控制台操作的主要作用是向RAM中写入自己编写的程序和数据。

读存储器（RRM）：按下复位按钮CLR#，置SWC＝0、SWB＝0、SWA＝1。①在SW7－SW0中置好存储器地址，按QD按钮将此地址打入AR1，RAM此地址单元的内容读至DBUS显示。②按QD按钮，这时AR1加1，RAM新地址单元的内容读至DBUS显示。③返回②。依次进行下去，直到按复位键CLR#为止。这样就实现了对RAM的连续读出显示。这个控制台操作的主要作用是检查写入RAM的程序和数据是否正确。在程序执行后检查程序执行的结果（在存储器中的部分）是否正确。

寄存器写操作（WRF）：按下复位按钮CLR#，置SWC＝0、SWB＝1、SWA＝1。①首先在SW7—SW0置好存储器地址，按QD按钮，则将此地址打入AR1寄存器和AR2寄存器。②在SW1、SW0置好寄存器选择信号WR1、WR0，按QD按钮，通过双端口存储器的右端口将WR1、WR0（即SW1、SW0）送到指令寄存器IR的低2位。③在SW7－SW0中置好要写入寄存器的数据；按QD按钮，将数据写入由WR1、WR0指定的寄存器。④返回②继续执行，直到按复位按钮CLR#。这个控制台操作主要在程序运行前，向相关的通用寄存器中置入初始数据。

寄存器读操作（RRF）：按下复位按钮CLR#，置SWC＝1、SWB＝0、SWA＝0。①首先在SW7—SW0置好存储器地址，按QD按钮，则将此地址打入AR1寄存器和AR2寄存器。②在SW3、SW2置好寄存器选择信号RS1、RS0，按QD按钮，通过双端口存储器的右端口将RS1、RS0（即SW3、SW2）送到指令寄存器IR的第3、2位。RS1、RS0选中的寄存器的数据读出到DBUS上显示出来。③返回②继续下来，直到按复位键CLR#为止。这个控制台操作的主要作用是在程序执行前检查写入寄存器堆中的数据是否正确，在程序执行后检查程序执行的结果（在寄存器堆中的部分）是否正确。

b、控制器选择开关

微程序：选择控制器为微过程控制器，将自动一一对应连接好微程序信号与数据通路信号。 脱机： 微过程控制器、数据通路、硬布线控制器三部分信号完全独立。

硬布线：选择控制器为硬布线控制器，将自动一一对应连接好硬布线控制器与数据通路间的信号.

c、 DP、DZ、DB三个开关只能有一个为高有效。

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DP DZ DB 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 功能 连续运行 单步工作方式。硬布线 单指：运行一条指令。 单拍

DP（单拍）、DB（单步）是两种特殊的非连续工作方式。当DP＝1时，计算机处于单拍工作方式，按一次QD按钮，只发送一组时序信号T1-T4，执行一条微指令。

DB方式只对硬连线控制器适用，当DB＝1时，按一次QD按钮，发送一组W1-W3，执行一条机器指令。当DP=0且DB=0时，DZ=0时，TEC-9处于连续工作方式，按QD按钮，连续执行双端口RAM中存储的程序。

7、硬连线控制器EPM3128 EPM3128是Altera公司的1个在系统可编程器件，包含有2500门，适用于设计大规模的数字逻辑与数

字系统电路。在计算机模型实验中，它用作设计并实现硬连线控制器，代替出厂时提供的微过程控制器。它有1个下载插座，下载时下载电缆的一端插在下载插座上，另一端插在PC机并行口上，下载电缆将PC机和EMP3128连在一起。在PC机上运行QUARTUS II工具软件，输入控制器的设计方案，进行编译、连接和适配，然后下载到EPM3128中去，就构成了1个硬连线控制器。硬连线控制器和数据通路部分采用可插、拔的导线连接或通过控制器选择开关选通。

8、数字逻辑和数字系统试验区

这部分为用户提供了通用的数字逻辑和数字系统实验平台。它主要包括下列部分：实验台左半部的11个双列直插插座，EPM3128在系统编程芯片及下载插座，6个数码管及其驱动电路，12个数据指示灯，小喇叭及其驱动电路，12个拨动开关，2个单脉冲按钮。 1）、双列直插插座

这一部分在实验台的左上部，实验时用于插中、小规模数字逻辑器件。注意：插座的电源和地都没有连接。 2） 、CPLD

它位于实验台的左下部，用于设计并实现复杂的数字逻辑或数字系统电路和硬布线控制设计实验。 3） 、7个数码管及其驱动电路。

为了能做较复杂的实验，比如电子时钟和数字频率计等实验，实验台上安装了7个数码管。7个数码管位于实验台的上部中间。左边3个数码管各由一片BCD七段译码器/驱动器74LS47驱动。只需在各数码管的4个输入插孔（D为最高位，A为最低位）接入BCD码，数码管就显示出相应数字。右边的4个数码管由1片74LS244驱动，可按段和位进行控制。它的段码控制端为a、b、c、d、e、f、g、h。当控制端接高电平时，则相应的发光二极管段点亮；当控制端接低电平时，相应的发光二极管熄灭。它的位码控制端为S3、S2、S1、S0，当控制端接高电平时，则相应的位有效。 4）、小喇叭及驱动电路

这部分由可控振荡电路，喇叭及其驱动电路组成。电路如图1.4所示。

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图1.4 小喇叭及驱动电路

当JLBCS用短路片短接“控制”一侧时，它是一个可控声源，可做报警或者报时使用。如果“控制”插孔接高电平，则振荡电路输出频率为20Hz左右的方波，驱动喇叭鸣叫。当控制插孔接为低电平时，振荡电路输出低电平，喇叭不鸣叫。

当JLBCS用短路子短接“喇叭”一侧时，可从“喇叭”插孔向喇叭的驱动电路送控制信号。直接控制喇叭按希望的频率变化发声，做音乐实验用。 5）、单脉冲按钮 计算机组成原理实验中使用的启动按钮QD和复位按钮CLR#及一路单独的单脉冲。在数字逻辑和数字系统实验中作为单脉冲按钮使用。每个按钮按下后都能输出1个正脉冲和1个负脉冲。不过由于在计算机组成原理中，QD按钮使用的是正脉冲，CLR#按钮使用的是负脉冲，因此在数字逻辑和数字系统实验中，最好使用QD按钮产生的负脉冲和CLR#按钮产生的正脉冲。单独的单脉冲可用于控制器实验中的中断申请，或数字电路实验。 6）、电平开关K0-K15

在计算机组成原理实验中使用的模拟数据通路控制信号开关K15-K0在数字逻辑和数字系统实验中作为普通的电平开关使用。 7）、10个发光二极管

10个发光二极管位于TEC-9实验板的左上部位置，用于指示信号的高低电平，信号输入孔L0—L9接入高电平时，相应的二极管点亮，信号输入孔L0—L9接入低电平时，相应的二极管熄灭。 8）、逻辑笔

当输入端Ui接高电平时红灯(高)亮，接低电平时绿灯(低)亮。有一脉冲时，黄灯亮一次，计数指示灯加1。可以测试TTL电平和CMOS电平。

9）、峰鸣器

峰鸣器及驱动电路，可用作报警或提示实验。输入端接高电平时，峰鸣器发声。

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