计算机网络课件 TEC-8 运算器组成实验.ppt

计算机组成原理实验,北京邮电大学 计算机学院实验中心 系统结构实验室 2016年3月,目 录,TEC-8实验系统简介 运算器组成实验 双端口存储器实验 数据通路实验 微程序控制器实验 CPU组成与机器指令的执行 中断原理实验,TEC-8,2,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,实验报告要求,交两份综合实验报告： 数据通路综合测试报告1. 运算器部分测试报告(芯片及硬件电路分析、测试方案详解、测试数据及分析、实验结论）2. 存储器部分测试报告(芯片及硬件电路分析、测试方案详解、测试数据及分析、实验结论）3. 数据通路完整测试报告(电路分析、测试方案详解、测试数据及分析，实验结论）4. 实验心得,实验报告要求,微程序控制器及CPU取指综合测试报告1. 微程序控制器部分测试报告(芯片及硬件电路分析、微指令格式分析、流程图测试详解）2. 模型机CPU取指测试报告(整体框图分析、测试程序分析、测试过程及结果详解、实验结论）3. 中断测试报告(硬件中断原理分析、测试程序分析、执行及结果分析，实验结论）4. 实验心得TEC-8实验系统简介,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,5,TEC-8实验系统简介,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,6,数码管,逻辑笔,硬布线/独立/微程序转换,VGA 接口,电源指示,LOG,微程序控制器 单片机,交通灯,喇叭,LED 显示,运算器,存储器,EPM7128,VCC GND,时钟源,电位器,单脉冲,时序,操作模式,数据开关,电平控制信号开关,TEC-8实验系统简介,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,7,微命令指示灯,微程序控制器E2PROM,单片机89S52,双端口寄存器组7064,运算器74LS181,双端口RAM7132,控制转换开关、指示灯,编程开关、 指示灯、复位、插座,P字段、微地址指示灯,DBUS,ALU A,B,PC 、AR、IR、INS,C Z,时 序 电 路,时钟源、时序脉冲产生和译码，启停逻辑等 ； 提供CPU周期所需的时序信号，取指并执行指令。

TEC-8 模型计算机主时钟MF 的频率为1MHz，执行一条微指令需要3 个节拍脉冲T1、T2、T3TEC-8 模型计算机时序采用不定长机器周期，绝大多数指令采用2 个机器周期W1、W2， 少数指令采用一个机器周期W1 或者3 个机器周期W1、W2、W3TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,8,时 序 电 路,它由2片GAL22V10组成，产生节拍脉冲T1、T2、T3，节拍电位W1、W2、W3，以及中断请求信号ITNQ主时钟MF采用石英晶体振荡器产生的1MHz时钟信号T1、T2、T3的脉宽为1 µS一个机器周期包含一组T1、T2、T3 当DP=1时，处于单微指令运行方式，每按一次QD按钮，只产生一组T1、T2、T3；当DP=0时，处于连续运行方式，每按一次QD按钮，开始连续产生T1、T2、T3，直到按一次CLR按钮或者控制器产生STOP信号为止TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,9,时 序 电 路,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,10,TEC-8模型计算机时序图,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,11,MF周期1μS，占空比50%，T1~T3的脉宽1μS。

微指令周期3μSTEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,12,TEC-8模型计算机框图,TEC-8模型计算机指令系统,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,13,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,14,TEC-8 控制操作模式,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,15,1.硬连线: 硬连线控制器产生控制信号 2.独 立: 开关产生控制信号 3.微程序: 微程序控制器产生控制信号 控制转换开关实现控制信号的切换运算器组成实验,一、实验类型 原理+分析 二、实验目的⑴熟悉逻辑测试笔的使用方法⑵熟悉TEC-8模型计算机的节拍脉冲T1、T2、T3；⑶熟悉双端口通用寄存器组的读写操作； ⑷熟悉运算器的数据传送通路； ⑸验证74181的加、减、与、或功能； ⑹按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,16,运算器组成实验,三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,17,,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,18,运算器组成实验,五、实验任务 1．用双踪示波器和逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3。

2．对下述7组数据进行加、减、与、或运算 ⑴A=0F0H, B=10H ⑸A=0FFH, B=0AAH ⑵A=10H, B=0F0H ⑹A=55H, B=0AAH ⑶A=03H, B=05H ⑺A=0C5H, B=61H ⑷A=0AH, B=0AH,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,19,74LS181 ALU算数/逻辑运算功能表,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,20,运算器组成实验,六、实验步骤 ㈠独立方式 1．将运算器模块的外部连线按参考接线，将控制器转换开关拨到独立位置，“独立”灯亮, 将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置打开电源 2．系统复位，用开关SD7-SD0向通用寄存器堆RF内的R3-R0寄存器置数据，进行寄存器读写，加、减、与、或实验TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,21,运算器组成实验,3.参考接线:,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,22,,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,23,55H,1,55H,1,1,↑,55H,55H,00,00,00,55H,0 1 0 0 1 1,1,11,0AAH,55H,0,K0,K3,K4,K5,K6,K7,K8,K9,K10,K11,K12,K13,K14,K1,K2,运算器组成实验,㈡微程序方式 1．实验准备将控制器转换开关拨到微程序位置，“微程序”灯亮，将编程开关设置为正常位置。

打开电源 2．用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3 3．设置运算器实验模式，进行寄存器读写，加、减、与、或实验TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,24,运算器组成实验,七、实验要求 1．做好实验预习，掌握运算器的数据传输通路及其功能特性 2．写出实验报告，内容是：⑴实验目的 ⑵根据实验结果填写表格 ⑶分析各步骤中所需的控制信号及作用 八、可探索和研究的问题,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,25,双端口存储器实验,一、实验类别 原理性+分析性 二、实验目的 ⑴了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法； ⑵了解半导体存储器怎样存储和读取数据； ⑶了解双端口存储器怎样并行读写； ⑷熟悉TEC-8模型计算机中存储器部分的数据通路TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,26,双端口存储器实验,三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,27,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,28,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,29,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,30,双端口存储器实验,五、实验任务 1．从存储器地址10H开始，通过左端口连续向双端口RAM中写入3个数：85H，60H，38H。

在写的过程中，在右端口检测写的数据是否正确 2．从存储器地址10H开始，连续从双端口RAM的左端口和右端口同时读出存储器的内容TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,31,双端口存储器实验,六、实验步骤 ㈠独立方式 1 ．将存储器模块的外部连线按参考接线，将控制器转换开关拨到独立位置，“独立”灯亮, 将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置打开电源 2 ．系统复位，设置存储器地址，通过左端口写入数据，并通过左、右端口读出检测写入的数据是否正确TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,32,双端口存储器实验,3.参考接线:,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,33,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,34,K8,K9,K10,K12,K11,K13,K14,GND,K15,55H,55H,1,1,1,0,0,55H,55H,0AAH,0,0,1,0,0AAH,0AAH,1,0AAH,55H,0AAH,0AAH,0,0,0,1,0AAH,双端口存储器实验,㈡微程序方式 1．将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关设置为正常位置。

打开电源 2．进行存储器读、写实验⑴设置存储器读、写实验模式 ⑵设置存储器地址 ⑶依次写入第1、2、3个数 ⑷重新设置存储器地址 ⑸左、右两2个端口同时显示同一个存储器单元的内容TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,35,双端口存储器实验,七、实验要求 1．做好实验预习，掌握双端口存储器的使用方法和TEC-8模型计算机存储器部分的数据通路2．写出实验报告，内容是：⑴实验目的 ⑵根据实验结果填写表格 ⑶结合实验现象，在每一实验步骤中，对信号所起的作用进行解释 八、可研究和探索的问题,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,36,数据通路实验,一、实验类型 原理性+分析性 二、实验目的 ⑴进一步熟悉TEC-8 模型计算机的数据通路的结构； ⑵进一步掌握数据通路中各个控制信号的作用和用法；⑶掌握数据通路中数据流动的路径TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,37,数据通路实验,三、实验设备 TEC-8实验系统 1台 TDS1001数字存储示波器 1台 UT60A数字万用表 1块 逻辑测试笔（在TEC-8实验台上） 1支 四、实验电路,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,38,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,39,,数据通路实验,五、实验任务1．将数75H写到寄存器R0，数28H写到寄存器R1，数89H写到寄存器R2，数32H写到寄存器R3。

2．将寄存器R0中的数写入存储器20H单元，将寄存器R1中的数写入存储器21H单元，将寄存器R2中的数写入存储器22H单元， 将寄存器R3中的数写入存储器23H单元TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,40,数据通路实验,3．从存储器20H单元读出数到寄存器R3，从存储器21H单元读出数到寄存器R2，从存储器21H单元读出数到寄存器R1，从存储器23H单元读出数到寄存器R0 4．显示4个寄存器R0、R1、R2、R3的值，检查数据传送是否正确TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,41,数据通路实验,TEC-8,北京邮电大学计算机学院实验中心系统结构实验室,42,5 ．顺序完成下列指令的执行:,数据通路实验,六、实验步骤 ㈠独立方式 1．将运算器、存储器模块的外部连线按参考接线，将控制器转换开关拨到独立位置，“独立”灯亮, 将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置打开电源 2．系统复位，读、写寄存器，设置存储器地址，将寄存器数据写入存储器，并检测写入的数据是否正确；重新设置存储器地址，将存储器数据写入寄存器，并检测写入的数据是否正确。