第10章實訓(xùn)

?:?★實訓(xùn)一運算器

?★實訓(xùn)二存儲器

?:?★實訓(xùn)三微控制器實驗

?★實訓(xùn)四基本模型機設(shè)計與實現(xiàn)

1

＞實訓(xùn)I目的

?1.了解運算器的組成結(jié)構(gòu)。

?2.掌握運算器的工作原理。

?3.掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳輸方式。

*4.驗證運算功能發(fā)生器(74LS181)及進位控

制的組

?合功能。

二實訓(xùn)要求

?完成不帶進位及帶進位算術(shù)運算和邏輯

運算、.、

行情學(xué)哪邏輯運算單元的運用。

?1.運算器的設(shè)計原理

?(1)使用基本的門電路構(gòu)成1位全加器。

?(2)利用進位傳遞邏輯將其構(gòu)成N位并行

加法器。￡■

?：?(3)利用多路選擇邏輯實現(xiàn)多種輸入輸出

組合選,

?(4)利用多路選擇邏輯實現(xiàn)移位功能。

?：?(5)使用加法器與移位器組合構(gòu)成乘法器

和除法？

器。“

?(6)使用兩個(定點)運算器部件的組合

則可構(gòu)成

?:?一個浮點運復(fù)播;圖，-y

?2.74LS181運算器

?74LS181是一個四位ALU單元，它是由

4個一位

,人41rl且更7ZHW山口々珀生卡而必山Y(jié)F

圖10-1g邏輯7管181的歲輯圖B

S

■_L辛。__I.琳12S

S

S

M=o（算術(shù)運算）

S3S2SISOM=1（邏輯運算）

Cn=l（無進位）Cn=0（有進位）

0000F=AF=A+1FM

0001F=A|BF=(A|B)+1F=A|B

0010F=A|-BF=(A|：)+1F4B

0011F=0-lF=0F=0

0100F=A+"ABF=A+TB+lF=AB

0101F=AB+(A|B)F=AB+(A|B)+1F=B

0110F=A-B-1F=A-BF=A?B

0111F=AB-1F=ABF=AB

1000F=A+ABF=A+AB+1'F=A+B

1001F=A+BF=A+B+1F=A十B

1010F=AB+(A|B)F=AB+(A|B)+1F=B

1011F=AB-1F=ABF=AB

1100F=A+A_F=A+A+1F=l_

1101F=A+(A|_B)F=A+(A|J)+1F=A+B

1110F=A(A|B)F=A+(A+B)+1F=A+B

1111F=A-1F=AF=A

表10-174LS181邏輯功能表（注意：“+”為算術(shù)加，“I”為邏輯或，“一”為算術(shù)6

減。）

四、實訓(xùn)電路

?1.基本運算部件

?圖10-2所示的是由兩片74LS181芯片構(gòu)成

的8位.

?:?字長的運算器。右方為低4位運算芯片，左方

為圖4

?:?位運算芯片。低位芯片的進位輸出端Cn+4與

高位芯1

。片的進位輸入端Cn相連，高位芯片的輸出端

Cn+4

為進行雙操作數(shù)運算，運算器的兩個數(shù)

據(jù)輸入

?:?端分別由兩個數(shù)據(jù)暫存器DR1、DR2

（74LS273實

?:?現(xiàn)）來鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖

存到DR1

?:?或DR2中，貝U鎖存器74LS273的控制端

LDDR1或

?:*LDDR2須為高電平。當(dāng)T4脈沖來到的時候,

總線上

的數(shù)據(jù)就被鎖存進DR1或DR2中了。

?2.進位控制運算部件

?在圖10?2的基礎(chǔ)上增加進位控制部分,

可設(shè)計出

?:?進位控制運算部件實訓(xùn)原理圖如圖10?3所

示。其中，

?:781的進位進入一個74LS74鎖存器，其寫

入是由T4

?:?和AR信號控制，T4是脈沖信號，實驗時將

T4連至

?“STATEUNT的微動開關(guān)KK2上。AR是

9

電平控制

（下面兩個圖中SO、SI、S2、S3只和兩片181連接，不連245）

10

圖10-3進位控制實訓(xùn)原理圖

11

五、實訓(xùn)步驟

?:門「算術(shù)邏輯運算

*(1)實訓(xùn)說明

?實訓(xùn)電路如圖10?2所示。其中運算器由

兩片

?:+74LS181構(gòu)成8位字長的ALU。運算器的輸出

經(jīng)過

?:?一個三態(tài)門(74LS245)到AllJ3插座，再通

過連

1

?:?接排線連接到內(nèi)總線上。運算器的兩個數(shù)據(jù)

?數(shù)據(jù)輸入單元用以給出參與運算的數(shù)

一據(jù)。其中

?:?輸入開關(guān)經(jīng)過一個三態(tài)門（74LS245）和

內(nèi)總線相\-J

?:?連，該三態(tài)門的控制信號位SW-B,取低電

平時，

開關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過三態(tài)門而送入內(nèi)總線

中。

?總線顯示燈（在BUSUNIT單元中）已

與內(nèi)總13

、r〃

?由于實訓(xùn)電路中的時序信號均已連至

“JT

?:?UNIT”單元中的相應(yīng)時序信號引出端，因此，

需要.

?:?將“JTUNIT”單元中的T4接至“STATE

UNIT單元

?:?中的微動開關(guān)KK2的輸出端。在進行實驗時,

按動飛

?:?微動開關(guān)，即可獲得實驗所需的單脈沖，

如圖10-4

?:?所示。

S3、S2、S1、SO、Cn、M、LDDR1、14

JTUNITSTATEUNIT

KK2

oT

圖運算器實訓(xùn)接線圖

10-415

?（2）操作步驟

?①按圖10-4連接實訓(xùn)電路并檢查無誤

后打開電

。源開關(guān)。圖中將用戶需要連接的信號線用

小圓圈標

?:?明。

②用輸入開關(guān)向暫存器DR1置數(shù)，操

作流程如

圖10-5所示。

a.撥動輸入開關(guān)形成二進制數(shù)

01100101（或

?:?其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0,滅為

1）o16

.、/.

?c.按動微動開關(guān)KK2（產(chǎn)生T4脈沖信

號），與

?:.LDDR1信號一起，將二進制數(shù)01100101置

入DR1

?:?中。

?③輸入開關(guān)向暫存器DR2置數(shù)，操作

流程如圖

?10-5所示。

孝a.撥動輸入開關(guān)形成二進制數(shù)

10100111（或

?:?其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0,滅為

1）o17

?：?c.按動微動開關(guān)KK2（產(chǎn)生T4脈沖信

號），與

?:*LDDR2信號一起，將二進制數(shù)01100101置

入DR2

?:?中。

④檢查DR1和DR2中存在的數(shù)是否正確。

a,使SWITCHUNIT單元中的開關(guān)SW-

B=1

?（關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門）、ALU-B=0（關(guān)

閉AL%

?:?出三態(tài)門）、LDDR1=0（關(guān)閉DR1輸入）、

?LDDR2=0（關(guān)閉DR2輸入）。18

?⑤改變運算器的功能設(shè)置，觀察運算器

的輸出。

?a.保持SW-B、ALU-B=O保持不變。

?b,按表1.1置S3、S2、S1、SO、M、

Cn的數(shù)

。值，并觀察總線顯示燈顯示的結(jié)果。

例如：

?:?置S3、S2、S1、SO、M、Cn為100101,

運算器作

?:?加法運算19

數(shù)據(jù)開關(guān)寄存器DRl

三態(tài)門

(01100101)(01100101)

，LDDR1=1、

[ALU-B=1

ISW-B=0

LDDR2=0

上升沿)

寄存器DR2數(shù)據(jù)開關(guān)

(10100111)(10100111)

(LDDR1=1'

LDDR2=0

(丁增升沿J

圖10-5向DR1和DR2寄存器置數(shù)操作流程

20

?2.進位控制運算

Q（i）實訓(xùn)說明

進位控制運算器的實訓(xùn)原理如圖10?3所

示，.、.

在算術(shù)邏輯運算實訓(xùn)的基礎(chǔ)上增加進位控

制部分，

?:?使ALU的進位進入到進位鎖存器中。其寫入

是由T4.

?:?和AR信號控制。T4為脈沖信號；AR是電平

控制信

r—t

JTUNIT

圖10—6進位控制實訓(xùn)接線（上圖方格內(nèi)豎線不需要）

22

?(2)操作步驟

?①按圖10-6連接實驗電路并檢查無誤。

②打開電源開關(guān)。

③用輸入開關(guān)向暫存器DR1和DR2置數(shù)。操

作

?流程如圖10-5所示。

?④關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(SW-B=1),打開

?:?ALU輸出三態(tài)門(ALU-B=0),并使LDDR1=0、

?LDDR2=0,關(guān)閉寄存器。

?⑸對正位標志清渝■一￡J^r一?

置S3、S2、S1、SO、M的狀態(tài)為00000,

置AR的狀態(tài)為0。(清零時DR1中的數(shù)不應(yīng)等于

23

?FF)。按動微動開關(guān)KK2。

?⑥驗證帶進位運算及進位鎖存功能。

使Cn=1,AR=O,進行帶進位算術(shù)運算。

?例如，進行加法運算，使ALU-B=O,S3S2

S1SOM狀

。態(tài)為10010,此時數(shù)據(jù)總線上顯示的數(shù)據(jù)為DR1

力口DR2力口當(dāng)

?:?前進位標志，這個結(jié)果是否有進位產(chǎn)生，則要按

動微動開云、

、）。、2,若進位標志燈亮，則無進位，反之則有進

電）I思考：在8位運算器的基礎(chǔ)上，如何設(shè)計16位運算器？

?:￡力法運算時數(shù)據(jù)總線一直顯示的數(shù)據(jù)為

DR1+DR2+CY,所24

r、r>1/-7-、4、KJ、心4…-/=：口口I一：11=4-A八小乙

六、練習(xí)

?驗證74LS181的算術(shù)運算和邏輯運算功

能：

?在給定DR1=65H、DR2=A7H的情況下，

改變.

?:?運算器的功能設(shè)置，觀察運算器的輸出，填

入下表

?:?中，并和理論分析進行比較、驗證。?Qi

25

M-0（算術(shù)運算）

DR1DR2S3S2SISOM=1（邏輯運算）

CN=1（無進位）CN=0（有進位）

65A70000F=()F=()F=()

65A70001F=()1;=()F=()

65A70010F=()F=()F=()

65A70011F=()F=()F=()

65A70100F=(F=()l-'=()

65A70101F=()F=()1;=()

65A70110F=(I;=()F=()

65A70111F=()卜'二（）F二()

65A710001?=(；F=()F=()

65A71001卜=()F二()F=()

65A71010F=()F=()F=()

65A71011F=()F二()F=()

65A71100F=(F=()F=()

65A71101F=()()F=()

65A711101;=()F=().F=()25

65A71111F=()加(<)

實訓(xùn)二存儲器

一、實訓(xùn)目的

1.熟悉存儲器和總線組成的硬件電路。

?2.掌握靜態(tài)隨機存儲器RAM工作特性及數(shù)

據(jù)的讀

?:?寫方法。

27

二、實訓(xùn)要求

?'按照實訓(xùn)步驟完成實訓(xùn)項目，利用存

出器和

半導(dǎo)體存儲芯片采用超大規(guī)模集成電路

制造工

?:?藝，其結(jié)構(gòu)如圖10-7所示。

28

1--------------------------------?

地

數(shù)

存

譯

讀

址

據(jù)

儲

碼

寫

線

線

矩

驅(qū)

電

陣

動

路

片選線CE?—WE讀寫控制

圖10_7半導(dǎo)體存儲芯片結(jié)構(gòu)

存儲芯片通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與

夕卜部連接。地址線是單向輸入，數(shù)據(jù)線是雙向輸入

輸出，數(shù)據(jù)線和地址的位數(shù)共同反映存儲芯片的容

量。例如：地址線為10根，數(shù)據(jù)線為8根，則芯片容

量為210x8=4096=4以

29

*控制線主要有讀/寫控制線WE與片選

線CE兩

?:?種。讀/寫控制線決定芯片進行讀/寫操作，

片連尊、用

加廓小施幽（通常主存由多個存儲芯

片版用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲器電路原理如圖10-

?6版而。實訓(xùn)中的靜態(tài)存儲器由一片6116

\2KX8）構(gòu)成，其數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)總線，地

址總線由地址鎖存器（74LS273）給出，地址

燈AD0?AD7與地址線相連，顯示地址線內(nèi)容。

數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)一三態(tài)門（74LS245）連至數(shù)據(jù)總

線，分時給出地址和數(shù)據(jù)。30

*因為地址寄存器為8位，接入6116的地

址A7?

?A0,而高三位A8?A10接地，所以其實際容

量為

*256字節(jié)。6116有三個控制線：CE（片選

線）、

?0E（讀線）、WE（寫線）。當(dāng)片選有效

（CE=O）

?:?時，OE=0時進行讀操作，WE=O時進行寫操

作。本

?:?實驗中將0E常接地，在此種情況下，當(dāng)

CE=O>31

圖存儲器實訓(xùn)電路圖

10-832

五、實訓(xùn)步驟

?1.形成時鐘脈沖信號T3,其連線方法和操作步

驟如下：

?(1)接通電源，用示波器接入方波信號源的輸

出插孔H24,

?:?調(diào)節(jié)電位器W1,使H24端輸出實驗所期望頻率的

方波。

?(2)時序電路模塊中的。和H23排針相連。

?(3)在時序電路模塊中有兩個二進制開關(guān)

“STOP”和

?“STEP”。將“STOP”開關(guān)置為“RUN”狀態(tài)、

“STEP”開關(guān)置

?為“EXEC”狀態(tài)時，按動微動開關(guān)“START”，帥

T3輸出為連33

4轉(zhuǎn)的十油住身［山口儲國節(jié)由今奧\A*田宗、濾奧而

2.按圖10-9連接實驗線路，仔細檢查線路

無誤后接通電源。由于存儲器模塊內(nèi)部的

連線已經(jīng)連接好，因此只需要完成實驗電

路的形成、控制信號模擬開關(guān)、時鐘脈沖

信號T3與外部存儲模塊的外部連接。

34

JTTJT4TTSTATE.UNITSHSTGALUNIT

——TH3TS36H23

——

圖10-9實訓(xùn)接線圖

35

3.給存儲器的00、01、02、03、04

地址單元

中分別寫入數(shù)據(jù)11、12、13、14、15,具

*據(jù)

SW-B=1)

SW-B=OSW-B=O

LDAR?=OCE=OWE=1

LDAR=O

T3讓升沿

圖10-10寫入數(shù)據(jù)流程圖

36

?依次讀出第00、01、02、03、04號單

元中的

?:?內(nèi)容，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前

面寫入的

圖10-11讀出數(shù)據(jù)流程圖

思考：假如計算機系統(tǒng)需要64KB容量的內(nèi)存，存儲電路該如

何設(shè)計？

37

六、練習(xí)

?給存儲器的11?1A地址單元中分別寫入

數(shù)?.

?:?據(jù)，并依次讀出10個單元中的數(shù)據(jù)，觀察數(shù)

據(jù)燈，C.

?:?檢測顯示結(jié)果。

38

實訓(xùn)三微控制器實驗

一、實訓(xùn)目的

1.掌握時序產(chǎn)生器的組成原理。

2.掌握微程序控制器的組成原理。

3.掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運

二、哧噎泉

按照實訓(xùn)步驟完成實訓(xùn)項目，熟悉微程序的

編碼、寫入、觀察運行狀態(tài)。

39

入實訓(xùn)原理

微程序控制器的基本任務(wù)是完成當(dāng)前指

'令的i

?:?翻譯和執(zhí)行，即將當(dāng)前指令的功能轉(zhuǎn)換成

可以控制

?:?的硬件邏輯部件工作的微命令序列，完成

數(shù)據(jù)傳送二J:1

?:?和各種控制操作。它的執(zhí)行方法就是將控

制各部件

?:?動作的微命令的集合進行編碼，即將微命

令的集合

圖10—12微控器原理圖

41

四、實訓(xùn)電路

?1.時序邏輯原理

?實訓(xùn)所用的時序控制電路框圖如圖10"3所示，可

產(chǎn)生4個等

?:?間隔的時序信號TS1?TS4,其中0為時鐘信號，由方

波信號源

?(SIGNALUNIT)單元提供，可產(chǎn)生頻率及脈寬可調(diào)

的方波信

?:?號。讀者在練習(xí)中可根據(jù)實訓(xùn)需要自行選擇方波信號的

頻率及脈

?:?寬。圖中STEP和START由設(shè)計的時序控制單元

(STATEUNIT)

?中的二進制開關(guān)STEP和START模擬產(chǎn)生。當(dāng)STEP開

■為0時,索

?:?統(tǒng)處于連續(xù)(EXEC)執(zhí)行狀態(tài)，此時按下START鍵后,

時序信號》

“、、、心?r

由于時序電路的內(nèi)部線路已經(jīng)連好，所

以只

?:?需要將時序電路和方波信號源連接，即將

時序電路

的時鐘輸入端0接至方波信號發(fā)生器輸入端

H23上,

?：＜START------------?TS1

0------------?TS2

時序控制電路

STEP------------=?TS3-

*CLR——

?TS4

?:?模擬開關(guān)上鋒10-13時序控制電路框圖

43

?2.微程序控制實訓(xùn)電路

?實訓(xùn)微程序控制器的組成如圖10-14所

.示，其中

?:?控制存儲器可以采用3片2816的E2PROM

M成；微

?:?命令寄存器18位，用兩片8D觸發(fā)器（273）

和一A

?4D（175）觸發(fā)器組成；微地址寄存器6位,

用三片

。正沿觸發(fā)的雙D觸發(fā)器（74）組成，它們帶

有清“0”

?:?端和預(yù)置端；在不判別測試的情況下，T2

*在該實訓(xùn)電路中可以設(shè)計具有三種狀

態(tài)的編程

?:?開關(guān)：PROM（編程）、READ（校驗）、

RUN

（運行）。當(dāng)處于“編程狀態(tài)”時，讀者

可根據(jù)微地

址和微指令格式將微指令二進制代碼寫入

到控制存

?:?儲器2816中。當(dāng)處于“校驗狀態(tài)”時，可

以對寫入控

?:?制存儲器中的二進制代碼進行驗證，從而45

石丁【、】申【I叱二

?:*3.指令格式

￥??微指令字長共24位，其控制位順序如

2423nd22120191817161514121198654321

s31s2八四里曲蝸改」S3］密風(fēng)DP01L蟲）、IM,%nJ電價的時進制組

合用于控制ALU的工作模式，具體含義參見運算器實訓(xùn)中關(guān)于

ALU的介紹。

存儲器讀寫控制字段：WE,用于控制存儲器的讀寫控

制，詳細的介紹參見存儲器實驗。

片選字段：CE,LDPC的組合將會對存儲器、輸入、輸出設(shè)備進

行片選。

A、B、C字段分別是3位二進制的組合，它們分別作為

譯碼器的輸入，然后輸出各種控制信號，其含義將在基本模型

機實訓(xùn)中做詳細介紹，A、B、C字段輸入與輸出信號對應(yīng)表見

10-2,10-3,10-4所示。

46

表10-2A字段輸入與輸出信號對應(yīng)表

151413選擇

000

001LDRi

010pDRl

011//LDDR2

100//LDIR

//LOAD

101

//LDAR

110

與圖10-14中不一致，圖中是

LDR1,是否按表中？按表中

47

表10-3B字段輸入與輸出信號對應(yīng)表

121110選擇

000

001RS-B

011；0RD-B

011RI-B

1,00299-B

101ALU-B

110SW—B

11PC-B

48

表10-4C字段輸入與輸出信號對應(yīng)表

49

?微指令字長種UA5—UAO為6位的后續(xù)微地

址，A、B、

?:*C為三個譯碼字段，分別由三個控制位譯碼出多

位。C字段

?中的P(1)?P(4)是四個測試字位。其功能是

根據(jù)機器

?:?指令及相應(yīng)微代碼進行譯碼，使微程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)

的微地址入、-

?口，從而實現(xiàn)微程序的順序、分支、循環(huán)運行，

其原理如圖

?:「0-15所示，圖中I7?I2為指令寄存器的第7?2位

輸出，

?:*SE5?SE1為微控制器單元微地址鎖存器的輸出5。

迎AQ*鈴

I

L□

IT

odKn

O-M

wrw

as*

2*a

ss

aven

HwSe3n

zan

S3

E

rnHH

圖微程序執(zhí)行分支選擇原理圖

10-1552

圖10-16寄存器控制原理圖

五、實訓(xùn)步驟

?1.實訓(xùn)說明

圖10-17為幾條機器指令對應(yīng)的參考微

程序流程1，

。圖，將全部微程序按微指令格式變成二進

制代碼，

可得到表10-5的二進制代碼表。

54

?2.觀察時序信號

?：?用雙蹤示波器（或用PC示波器功能）

觀察方波y

?:?信號源的輸出，時序電路中的“STOP”開

關(guān)置為

?“RUN”,“STEP”開關(guān)置為“EXEC”。按

動START

?:?按鍵，從示波器上可觀察到TS1、TS2、

TS3、TS4

運行微程聲

AI>D111IMP114

PC-AR

PC+1

1^513者I

01

圖10-17微程序流程圖

56

圖10-18時序信號圖

57

表10-5二進制代碼表

微地址S3S2SISOMCNWECELDPCABcUA5——UAO

00000000011101no100010000

01000000011110111000000010

02000000000100000001001000

03000000000110000000000100

04000000000011000000000101

05000000010010001000000110

06100101010001101000000001

07000000010no000000001101

10000000011001110000000001

11000000011no111000000011

12000000011no111000000111

14000000011110111000010101

15000000100000001000000001

16000000000110000000001111

1700000000000000000000000158

25000000001101000000000001

?3.操作步驟:

巡(1)編程

淳3①將微程序控制器編程開關(guān)置為PROM(編

程)狀態(tài)。

?②將時序產(chǎn)生單元(STATEUNIT)中的

“STEP”置為

“STEP”，“STOP”置為“RUN”狀態(tài)。

?③用二進制模擬開關(guān)置微地址MA5—MAO。

?④在微程序編程開關(guān)MK23—MK0上置微代

碼，24位開X—一受

?關(guān)對應(yīng)24位顯示燈，開關(guān)量置為“0”時燈亮，開

關(guān)量為'T時

?：?（2）校驗微指令

4①將微程序控制器編程開關(guān)置為READ（校驗）

狀態(tài)。

②將時序產(chǎn)生單元（STATEUNIT）中的

“STEP”置為

?“STEP”，“STOP”置為“RUN”狀態(tài)。

?③用二進制模擬開關(guān)置微地址MA5—MAO。

?④啟動時序電路（按動啟動按鈕“START”），

讀出微代一至

?:?碼。觀察顯示燈MD23—MD0的狀態(tài)（燈亮為

“0”，滅為

60

?:?“1”），檢查讀出的微代碼是否與寫入的相同。

?(3)單步運行

4①將微程序控制器編程開關(guān)置于“RUN(運

行)”狀態(tài)。

?：.②將時序產(chǎn)生單元(STATEUNIT)中的

“STEP”置為

“STEP”，“STOP”置為“RUN”狀態(tài)。

③撥動微地址清零CLR開關(guān),將CLR的狀態(tài)

按1—0一1

?:?變化。從而將微地址寄存器MA5—MA0清零，微

程序運行的

?:?入口微地址置為000000(二進制)。

61

?④連續(xù)按動“START”鍵，啟動時序電路。每

(4)連續(xù)運行：

?：?①將微程序控制器編程開關(guān)置于“RUN(運

行)”狀態(tài)。

?：.②將時序產(chǎn)生單元(STATEUNIT)中的

“STEP”置為

?“EXEC”，“STOP”置為“RUN”狀態(tài)。

?③撥動微地址清零CLR開關(guān)，將CLR的狀態(tài)

按1—0一1

?:?變化。從而將微地址寄存器MA5—MA0清零，微

程序運行的

廠一口微地址置為000000(二進制)。

核空制思考：觀察圖10-17微程序流程圖，請總結(jié)設(shè)計微程序有工

那些規(guī)律?

了動的順序讀出每條微指令并執(zhí)行，直到結(jié)束。此62

n-P乙山

六、練習(xí)

?寫出下圖中微地址為20、21、22、24

四條梭鍬白

，00

63

實訓(xùn)四基本模型機設(shè)計與實現(xiàn)

一、實訓(xùn)目的

?1.掌握前面部件單元電路訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，

進一步構(gòu)X

?造一臺基本模型計算機。.

?2.掌握微程序執(zhí)順序強制改變的原理

?3.掌握機器指令與微程序的對應(yīng)關(guān)系。

?4.掌握機器指令的執(zhí)行流程。1

?5.掌握機器指令的微程序的編制、寫入。

二、實訓(xùn)要求

在常規(guī)微程序控制器訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，定

義五

?:?條機器指令，并編寫相應(yīng)的微程序，設(shè)計一

生微膜訓(xùn)I原理

?：：f|劇崛海粵n磁蹄叫部

’:丁耨桶。信號是人為模擬產(chǎn)生的，如運算器

實訓(xùn)中對

.?▲7川氏的撻生H左他典比制I由寸寸右

?:?的控制信號。而本次訓(xùn)練主要是設(shè)計在微

程序控制

?:?下自動產(chǎn)生各部件單元的控制信號，實現(xiàn)

特定指令

?:?的功能。這里，計算機數(shù)據(jù)通路的控制將

由彳麟呈序

?:?控制器來完成，CPU從內(nèi)存中取出一條機

器指令到

?指令執(zhí)行結(jié)束的一個指令周期全部由微指

令組成的

?:?序列來完成，即一條機器指令對應(yīng)一段微66

?1.模型機機器指令

?：?本實訓(xùn)采用五條機器指令：IN（輸入）、

ADD

?（二進制加法）、STA（存數(shù)）、OUT

（輸出）、

微舄髓廨松’其瞌惴獻…

ADD幽#1“碗的000XXXXXXXXR0+[addr]->R0

手柞的.00100000XXXXXXXXR0->[addr]

OUTaddr*00110000XXXXXXXX[addr]->BUS

JMPaddr01000000XXXXXXXXaddr->PC

其中IN為單字長（8位），其余為雙字長指令，XXXXXXXX為

addr對應(yīng)的二進制地址碼。

67

?2.裝入機器程序

*為了向RAM中裝入程序和數(shù)據(jù)，檢查寫

入是否

?:?正確，并能啟動程序執(zhí)行，還必須設(shè)計三

個控制臺?

?:?操作微程序。二

存儲器讀操作（KRD）：微地址清零.

CLR開

?:?關(guān),控制臺開關(guān)SWB、SWA為“0莓時,

按START

68

。微動開關(guān)，可對RAM連續(xù)手動讀操作

?啟動程序：微地址清零CLR開關(guān)，控

制臺開關(guān)

?SWB>SWA為“11”時，按START微動開

關(guān)，即可

?:?轉(zhuǎn)入到第01號“取址”微指令，啟動程序

運行。，

?：?上述三條控制臺指令用兩個開關(guān)SWB、

SWA表10-4SWB、SWA的狀態(tài)

?F圈狀態(tài)來設(shè)置出箕定義見表位鄲創(chuàng)康

唾圖見實0讀內(nèi)存(KRD)

TZT

微程序執(zhí)行分L愕圖)

69

)

?3.系統(tǒng)微指令格式

藕，系統(tǒng)執(zhí)行五條機器指令的微代碼定義見

表10-5。

2?4A23、?2B2、21321

1C213107

S3S2S1SOMCnWECELDPCABCpA5~pA0

34.機器指令與微程序的對應(yīng)關(guān)系

每條機器指令由多條微指令按一定的順序

完成，:..二1

?:?以MOV指令（從存儲器到存儲器）為例,

完成MOV

70

.%梧金的抽行需蘿我行A冬御指令才能字F#

PC->ARRAM->BUSRAM->BUSPC->ARRAM->BUS

ADR1->BUS

PC+1BUS->ARBUS->DR1PC+1BUS->AR

?5.系統(tǒng)微程序

?系統(tǒng)涉及到的微程序流程見實訓(xùn)三(圖

10-17)

?:?所示，當(dāng)執(zhí)行“取指”微指令時，該微指

令的判別測

?:?試字段為P(1)測試。由于“取指”微指令是

所有為程

?:?序都使用的公用微指令，因此P(1)的測試結(jié)

果出現(xiàn)

八夕口々/(士口口土匕人矢右卬?.4戶r/d/士

?控制臺操作為P(4)測試，如圖10-19所

々示，它

?:?以控制臺開關(guān)SWB、SWA作為測試條件，

出現(xiàn)了3

?:?路分支，占用3個固定微地址單元。當(dāng)分支

微地址單

?:?元固定后，控制存儲器剩下的其它地址就

可以一條

?:?微指令占用七個單元地址，而且地址可以

隨意使

用。P(1)和P(4)對微程序執(zhí)行分支選擇情

況如實訓(xùn)

圖10-19微程序流程圖

73

表10-6二進卓利代碼表

微地址S3S2SISOMCNWECELDPCABcUA5——UAO

00000000011101110100010000

01000000011110111000000010

02000000000100000001001000

03000000000110000000000100

04000000000Oil000000000101

05000000010010001000000110

06100101010001101000000001

07000000010110000000001101

10000000011001110000000001

11000000011110111000000011

12000000011110111000000111

13000000011110111000001110

14000000011110111000010101

15000000100000001000000001

16000000000110000000001111

17000000000000000000000001

20000000011110111000010010

21000000011110111000010100

22000000000000000000010000

2300000001000000000000000174

24000000100000110000010001

?6.實訓(xùn)機器指令程序

?：?本實訓(xùn)設(shè)計