[计算机组成原理指令部件模块实验报告]计算机组成原理实验报告

时间：2020-08-27 13:13:48　来源：天一资源网本文已影响人

　实验八指令部件模块实验

　一、实验目的⒈ 掌握时序产生器的组成方式。

　⒉ 熟悉指令产生的原理。

　二、实验原理

　图7-8-1 程序计数器单元

　表7-1-1

　选择

　禁止

　PC-B

　ALU-B

　299-B

　Rs-B

　Rd-B

　保留位

　指令部件模块实验的原理就是先给程序计数器PC一个值，进行下一条指令时观察PC值的变化，实验八和实验七微程序控制单元的区别在于实验七是微观的，实验八是宏观上的，打个比方就是实验八的重点是是我发出叫你跑的指令后我的状态，实验七的重点是我发出跑的指令后你要进行的行为。

　如图7-8-1所示，2片74LS163作为8位PC程序计数器的8位输入/输出公用端用8芯扁平线与BUS总线接口相连接。2片74LS163组成了PC程序计数器，它有LDPC、LOAD信号，LDPC是程序计数器的端，LOAD是装入数据，脉冲T3来控制PC指针的装载和加1操作。在“L”状态下，由8位置数开关装入起始地址，当LOAD=1、LDPC=1时，按【单步】命令键，在T3上升沿把数据开关的内容装入PC。当CBA=001、由表7-1-1知是PC送总线，LOAD=0、LDPC=1、LDAR=1时，按【单步】命令键，在单周期四节拍时序的T2时刻打开PC-B三态门，在T3时刻PC值通过总线打入地址寄存器、同时PC值加1。

　三、实验连线

　图7-8-5 实验连线示意图

　按图7-8-5所示，连接实验电路：连接B1、B7、B9、B10、B21

　四、实验内容及结果分析

　在闪动的“P.”状态下按动【增址】命令键，使LED显示器自左向右第4位显示提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态。

　(一)程序计数器(PC值)的置数、输出与加1

　⑴ PC值的写入

　拨动二进制数据开关向程序计数单元置数（置数灯亮表示它所对应的数据位为“1”、反之为零）。具体操作步骤图示如下：

　数据开关

　三态门

　CBA=000

　CE=0

　SW-B=1

　按单步

　程序计数单元

　LOAD=1

　LDPC=1

　注:【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲

　⑵ PC值的读出

　关闭数据输入三态(SW-B=0)、CE保持为0、LOAD=0、LDPC=0、CBA=001时，按【单步】键，打开PC-B缓冲输出门，数据总线单元应显

　⑶ PC值送地址寄存器并加1

　在保持PC值读出的开关状态下，置LDAR=1、LDPC=1，按【单步】命令键，在T3节拍把当前数据总线的内容（即PC）打入地址锁存器，地址总线单元的显示器应显示00H，在T3节拍的上升沿PC计数器加1，PC单元的显示器应显示01H。

　(二)指令码的打入与散转

　按实验七图7-7-3微程序流程所示的微控制流程，对指令译码寄存器IR分别打入微控制流程定义的操作码20H、40H、60H、80H、0A0H，然后根据流程图定义的基地址08H置入数据开关，按【单步】键，在机器周期的T2节拍把基地址08H打入微地址锁存器，在机器周期T4节拍按微控制流程对IR指令寄存器的内容进行测试和判别，使后续微地址转向与操作码相对应的微程序入口地址。举例操作如下：

　当IR寄存器为20H、微地址为08H时，按【单步】键后微地址为09H。

　数据开关

　CBA=000 CE=0

　SW-B=1

　微地址灯

　（001001）

　P（1）=1

　数据开关

　LDIR=0

　SW-B=0

　微地址灯

　（001000）

　指令寄存器IR

　LDIR=1

　注:【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲

　结果分析：

　先由数据开关给PC置数其它都关闭，只令SW-B=1，表示其他部件送总线，令LOAD LOPC都为1时，由图7-8-1是给PC中装入数据开关置的数，地址总线单元显示00H，数已装入，这是PC值的写入；关闭SW-B，LOAD LOPC都为0，令CBA=001是PC送总线，此时数据总线显这是PC值的读出；

　在保持PC值读出的开关状态下，置LDAR=1、LDPC=1，按【单步】命令键，在T3节拍把当前数据总线的内容（即PC）打入地址锁存器，地址总线单元的显示器显示00H，在T3节拍的上升沿PC计数器加1，PC单元的显示器显示01H；

　五、实验总结

　通过实验七和八明白了计算机运行过程的皮毛，用户给出一条指令，计算机转换为自己的语言，并让程序计数器加1好执行下一条指令，这是宏观的，用户下的这条指令又分为一些微指令，由微程序控制单元继续执行，指令有很多，这就要求计算机选择执行或不执行，执行哪一条，如何执行，出错了怎么处理等等，关于计算机我们要学习的还很多，我们得先弄明白现有的计算机是怎么工作的，才能更好的去维护和应用计算机，技术更高时我们要创造更先进的计算机。

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