广工计算机组成原理实验报告

计算机组成原理 - 实验报告

实验环境

Dais?CMX16+Dais?CMX16+

实验内容

1. 第一次实验

手动实验环境

十六位机运算器实验 2. 第二次实验

通用寄存器实验 准双向I/O口实验 地址总线组成实验 3. 第三次实验

十六位数据总线实验 存储器读写实验 指令总线运用实验 4. 第四次实验

微控制器实验

内容详细

手动控制实验环境 所谓手动控制，就是用二进制拨动开关模拟微控制信号，以手动方式设置相互关联的逻辑控制电位，建立“源与目”的有效状态，实现和完成实验制定的控制任务。

实验目的

在 Dais?CMX16+Dais?CMX16+ 手控态提供“在线”与“搭接”两种实验方式，“在线”态其内部线路已按规范连接，“搭接”态则可忽略微控制器组成环节，自定义和连接单元部件与关联电路。

本次实验采用“搭接”方式，一方面可以让我们了解实验箱“在线”态内部一些线路，另一方面也是让我们动手体验一次实验连接环节与实验拆除环节。

十六位机运算器实验 实验目的

掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制组合功能。

实验原理

通过准双向I/O输入输出端口给出参与运算的数据，两个运算寄存器 AX,BXAX,BX 与 ALUALU 相连，给出相应的功能编码，然后经过 ALUALU 运算后输出到 FUNFUN 。

实验过程

总线源编码选择 IORIOR ，打开字写功能，通过 I/OI/O 单元向累加器 AXAX 与暂存器 BXBX 置数。

总线源编码选择 ALUALU ，通过 M、S2、S1、S0M、S2、S1、S0 选择相应的逻辑运算或算数运算。

FUNFUN 即为运算结果。 运算器功能编码

算数运算

MM S2S2 S1S1 S0S0 功能

0 0 0 0 A+B+CA+B+C 0 0 0 1 A?B?CA?B?C 0 0 1 0 RLCRLC 0 0 1 1 RRCRRC 0 1 0 0 A+BA+B 0 1 0 1 A?BA?B 0 1 1 0 RLRL 0 1 1 1 RRRR

逻辑运算

MM S2S2 S1S1 S0S0 功能 1 0 0 0 BB 1 0 0 1 /A/A 1 0 1 0 A?1A?1 1 0 1 1 A=0A=0 1 1 0 0 A#BA#B

1 1 0 1 A&BA&B 1 1 1 0 A+1A+1 1 1 1 1 AA

通用寄存器实验 寄存器组写操作 目的寄存器写编码 目标使能 通用寄存器目标编址 K19...K17K19...K17 IRIR K16K16 K6K6 功能说明 o2...o0o2...o0 IR1IR1 OPOP WW T4T4 0 0 0 ↑↑ CX字写 0 0 1 ↑↑ CL偶字节写

000 0 1 X ↑↑ CH奇字节写 1 0 0 ↑↑ DX字写 1 0 1 ↑↑ DL偶字节写 1 1 X ↑↑ DH奇字节写

寄存器组写入

K21 (MWR)K21 (MWR) EM程序存储器写使能

K16 (OP)K16 (OP) 目标部件奇偶标志

K2 (LDIR)K2 (LDIR) IR指令寄存器写使能

首先打开总线编码的IOR功能（利用 K6 (M)K6 (M) 确定总线字长）

CX地址：00 DX地址：02

LDIR与MWR置为0

打入CX或DX地址到IR指令寄存器中 关闭LDIR与MWR

K19...K17=000K19...K17=000 为CX字写操作

写入数据

其中，我们可以利用 K6(W)K6(W) 来指定总线字长，从而可以实现寄存器组的字写入与字节写入。

寄存器组读操作 源寄存器读编码 源编码 通用寄存器源地址 K10...K8K10...K8 IRIR K7K7 K6K6 功能说明 X2...X0X2...X0 IR1IR1 XPXP WW 0 0 0 CX字读 0 0 1 CL偶字节读

001 0 1 X CH奇字节读 1 0 0 DX字读 1 0 1 DL偶字节读 1 1 X DH奇字节读

寄存器组读取

打开总线编码IOR功能

LDIR、MWR、OP置0，IR可写

打入CX或DX地址到IR，以便于读取 关闭LDIR与MWR

总线功能选择RRD ( K10...K6=001K10...K6=001 )

在寄存器组读取过程中，我们可以通过改变 K6K6 来控制是字读操作还是字节读操作，如果处于字节操作中，利用 K7K7 可选择CL 与 CH，从而可以分别传输寄存器高位与地位内容到总线中。

问题

打入IR指令寄存器的CX与DX地址00与02是否是在出厂时规定好的数据 如果打入的地址是其他数据为什么也可以选择到CX寄存器

准双向I/O口实验 I/O写操作 数据来源FUN

K10...K6=11000K10...K6=11000 其中 K10...K8=110K10...K8=110 指总线选择ALU

K7...K6=00K7...K6=00 即 XP=0XP=0 与 W=0W=0 打开IO字写操作

AX取反送数据总线

K15...K11=11001K15...K11=11001 K15=1K15=1 ALU进行逻辑运算

K13...K11=001K13...K11=001 即 S2...S0=001S2...S0=001 进行的逻辑运算为 ?A?A

IO写选通

K19...K16=0100K19...K16=0100

K19K19 RXW(寄存器写使能)

K18K18 DI(目标寄存器编址)

K17K17 IOW(I/O写使能)

K16K16 目的奇偶位

I/O读操作

总线源编码 K10...K8=100K10...K8=100 选择IOR功能 W=0 P=0W=0 P=0 IO字写

K19...K16=1010K19...K16=1010 BX写选通并打入一条数据到BX

关闭写选通，总线编码选择ALU，并使ALU输出BX的值( M=1 S2...S0=000M=1 S2...S0=000 )

有关I/O字节读写操作

I/O口的写操作只能在当前状态为全F时写入，因为输入和输出同时只能有一个有效，或者另一种方法是I/O口高八位输出，低八位输入，相反也可行。

地址总线组成实验 程序计数器实验 操作对象：PC

目标部件定义 节拍 功能说明

E/M IP T3上升沿打入 T3上升沿打入 1 1 X PC保持 1 0 ↑↑ PC加1 0 0 ↑↑ PC装载

实验流程

打开IOR功能，IO字写

打开 LDPC(K22)LDPC(K22) PC程序计数器更新位

打开 E/M(K23)E/M(K23) 当IP有效时，E/M：0=PC装载，1=PC加1 置数并给一个上升沿打入

总线编码 X2...X0=000X2...X0=000 选择PC，DBUS即为PC的值

地址寄存器与堆栈寄存器实验 操作对象：AR或SP

实验流程

打开IOR功能，IO字写

地址寄存器：目的编码选择MAR，偶寻址 堆栈寄存器：目的编码选择SP，偶寻址 置数并给其一个上升沿打入

十六位数据总线实验