计算机组成原理.docx

计算机组成原理.docx

《计算机组成原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机组成原理

实验1联机通讯实验

一、实验目的

1.了解TEC-2组成原理实验系统的基本功能构造；

2.掌握TEC-2组成原理实验系统的使用方法。

二、准备

1.准备一台PC机。

2.把TEC-2组成原理实验在实验台上放好打开；将TEC-2的随机电源放在TEC-2的左侧，并确认电源开关处于关断的位置

三、连接电源线

1.将TEC-2电源的直流输出插头P8插在TEC-2上板左侧的插座P8上；将TEC-2电源的直流输出插头P9插在TEC-2上板左上侧的插座P9上。

2.将TEC-2电源的电源线一端接电源的交流输入插孔，另一端接220V交流电源接线盒。

四、连接TEC-2和PC

1.好随机提供的TEC-2和PC的串口讯电缆，该电缆一端是9孔的插头，另一端是25孔的插头。

2.串口通讯电缆的9孔插头接在TEC-2组成原理实验系统的上板左下角V70插座上，25孔插头插在计算机的串口上（COM1ORCOM2）

如果PC上没有25针的串口或25针的串口已经被其他设备占用。

TEC-2随机提供一个9转25的转换器可以把25的插头转换成9孔的插头。

接在9针的串口上。

五、TEC-2的初始设置

将TEC-2大板下方纽子开关S2-S0拨成100（向上为1向下为0）；FS1-FS4拨成1010（向上为1向下为0）。

将CONT/STEP纽子开关拨到CONT位置

六、开机

1.打开计算机电源开关，使计算机正常启动

2.打开TEC-2电源开关，TEC-2大板左上角一排指示灯亮。

七、加载通讯软件。

1.用户可以根据联机PC的软硬件配置情况选择以下三种方法之一运行联机通讯软件。

●启动计算机，然后键入：

C:

/>CDTEC-2

C:

/TEC-2>PCEC

●如果计算机有硬盘并且装有WIN9X/NT操作系统，把用户程序盘插入软驱，将软盘中的文件夹“TEC-2”拷贝到C：

/盘，点击“开始---->运行”在弹出的窗口中键入：

●C：

/TEC-2/PCEC

正确执行上述操作就会在计算机上出现以下界面：

EXPERIMENTCOMPUTER<-->IBM_PCSERIES（MS_DOS）

ASYNCHRONOUSCOMMUNICATION

SEND/RECEIVEFILESBETWEENTEC-2ANDIBM_PC

BYCOMPUTERARCHITECTURELAB.TSINGHUAUNIVERSITYJAN.1994

F10-->DISPLAYMIANMENU

ALTF10->COPYSCREENTOFILESCA.TMP

RS232SERIALPORTNUMBER[1/2]:

1

2.用计算机的串口COM1和TEC-2通讯，选择“1”，直接回车；

用计算机的串口COM2和TEC-2通讯，选择“2”，然后按回车键；

此时计算机屏幕上出现以下设置信息：

************************************************************

BaudRate=9600bite/second

Prity=None

Stopbit=1bit

CharacterLength=8bits

Characterlength=8bits

Changethesecharacters?

（N）

***********************************************************

此界面的设置为推荐设置，键入“N”键后回车。

然后按压TEC-2大板左下角的LDMC/RESET键加载微程序。

这时计算机屏幕出现以下截面表示联机成功：

***********************************************************TEC-2CRTMONITOR

Version5.0，Jan.1994

ComputerarchitectureLab.，TsinghuaUniversity

>

***********************************************************此时可以运行TEC-2计算机系统的命令，如U，D，T，P，A等或做TEC-2计算机组成原理的实验.

如果按压LDMC/RESET键后屏幕上没有任何反应，这时可按F10屏幕出现以下界面:

***********************************************************0—ReturntoTEC-2CRTMonitor

1---SendafiletoTEC-2

2---ReceiveafilefromTEC-2

3---ReturntoPC（MS）–DOS

Enjoyyourchoice:

[0]

***********************************************************选（3）或者按CTRL+Pause键退出联机通讯程序，重新运行程序PCEC，并选择另一个串口再试.

注意:

开机时先开计算机电源，当计算机正常启动后，再打开TEC-2组成原理实验系统的电源;关机时应先关掉TEC-2组成原理实验系统的电源，再关掉计算机的电源.任何时间一定不要带电操作.

实验2运算器实验

深入理解运算器部件的组成、设计、控制与使用等。

注：

除特殊说明，实验中所述将某开关置为“1”，表示将开关拨向上，将某开关置为“0”，即表示将开关拨向下.

一、脱机方式

将TEC-2组成原理实验系统功能开关FS4置为“1”

将TEC-2组成原理实验系统主脉冲置为单步方式，即STEP/CONT开关波向STEP一边。

（一）用DO+ORO将立即数DO置入寄存器RO

波特率开关

数据开关

SW2（共12位，最末三位未用）

SW1（共12位）

MI876

MI543

MI210

未用

A口

B口

SCI

SSH

D15-DO

011

000

111

000

0000

0000

00

00

AAAAH

1.按上表设置各控制信号（MI8-MI0垂直板元件V60SW2，A口，B口，SCI，SSH为垂直元件V61SWI）

2.按上表设置十六为数据开关（为:

“AAAAH”即“1010101010101010”）

3.按压一次STEP键后，立即数DO即置入寄存器RO中

（二）用D1+0→R1将立即数D1置入寄存器R1

波特率开关

数据开关

SW2（共12位，最末三位未用）

SW1（共12位）

MI876

MI543

MI210

未用

A口

B口

（R1）

SCI

SSH

D15-DO

011

000

111

000

0000

0001

00

00

5555H

1．按上表设置各控制信号（MI8-MI0为垂直板元件V60，SW2，A口，B口，SCI，SSH为垂直板元件V61SW1）

2．按上表设置十六位数据开关（为:

“5555H”，即“0101010101010101”）

3．按压一次STEP键后，立即数D1即置入寄存器R1中

（三）对RO和R1进行各种算术，逻辑运算可参看下表，将开关S2S1S0置于“110”状态时，指示灯将显示ALU的运算结果.

MI876

MI543

MI210

A口

B口

按压STEP键前

按压STEP键后

ALU输出

ALU输出

R0+R1→R0

011

000

001

0001

0000

FFFFH

5554H

R0+0→R0

011

000

011

0000

0000

FFFFH

FFFFH

R0-R1→R0

011

001

001

0001

0000

AAAAH

5555H

R0∨R1→R0

011

011

001

0001

0000

FFFFH

FFFFH

R0∧R1→R0

011

100

001

0001

0000

5555H

5555H

二.联机方式

（一）TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态

　　（具体方法见“附件：

联机通讯指南”所述）

（二）用“A”命令输入程序

在命令行提示符状态下输入：

A800↙

屏幕将显示：

↙

0800：

之后继续输入：

;

MOVR0，AAAA↙

MOVR1，5555↙

ADDR0，R1↙

SUBR0，R1↙

0RRO，R1↙

ANDR0，R1↙

RET↙

↙

（三）用“G”命令运行程序

　　　　在命令行提示符状态下输入：

G800↙

　　　　执行上面输入的程序

（四）用“R”命令观察运行结果及状态

在命令行提示符状态下输入：

　　R↙

观察运行结果及状态

屏幕将显示：

　　　R0=5555R1=5555……PC=0800……

　　　……F=00000111

　　　0800：

2C00MOVR0，AAAA

（五）用“T”或“P”命令单步执行，用“R”命令观看结果及状态

在命令行提示符状态下输入：

　　T↙

或

　　P↙

　　　　重复执行第（四）步，观察运行结果及状态

实验3微程序控制器实验

实验目的

1.理解掌握计算机各种指令的执行过程；

2.掌握计算机控制器的组成；

3.掌握计算机控制器的设计；

4.理解动态微程序设计的概念。

实验内容

设计一条TEC-2组成原理实验系统指令，其功能是把用绝对地址表示的内存单元A的内容与内存单元B的内容相加，结果存放在B单元中

把用绝对地址表示的单元ADDR1D的内容与内存单元ADDR2的内容相加，结果存到ADDR2单元中

指令格式：

D4XX

ADDR1

ADDR2

功能：

[ADDR1]+[ADDR2]→[ADDR2]

一．微程序

PC→AR，PC+1→PC：

00000E00A0B55402

MEM→AR：

00000E0010F00002

MEM→Q：

00000E0000000000

PC→AR，PC+1→PC00000E00A0B55402

MEM→AR：

00000E0010F00002

MEM+Q→Q00000E0100E00000

Q→MEM，CC#=0：

0029030010200010

二．启动TEC-2组成原理实验系统，进入见空程序状态

（具体方法见“附件：

联机通讯指南”所述）

三．将微码输入到900H开始的内存单元中

（一）用“E”命令输入码

在命令行提示符状态下输入：

E900↙

屏幕将显示：

0900：

之后继续输入：

（每个数值之间用空格键分开，输入完毕用回车键）

00000E00A0B554020000

0E0010F0000200000E00

00F0000000000E00A0B5

540200000E0010F00002

00000E0100E000000029

030010200010↙

（二）用“D”命令察看输入的微码

在命令行提示符状态下输入：

D900↙

屏幕将显示：

090000000E00A0B5540200000E0010F00002

090800000E0000F0000000000E00A0B55402

091000000E0010F0000200000E0100E00000

09180029030010200010…

观察内容是否正确

四．将微码加载到微控存中

（一）用“A”命令输入加载微码的程序

在命令提示符状态下输入：

0800：

之后继续输入：

M0VR1，900↙；微码在内存中的首地址

M0VR2，7↙；共七条微码指令

M0VR3，100↙；微码在微控存中的首地

LDMC↙；加载微码指令

RET↙

↙

（二）用“G”命令输入程序

在命令提示符状态下输入：

G800↙

微码便装入起始地址为100H的微控存中

五．输入程序，运行新指令

（一）用“A”指令提示符状态下输入：

A820↙

屏幕将显示：

0820：

之后继续输入：

M0VR0，0023↙

M0V[A00],R0↙

M0V[A01],R0↙

N0P↙

N0P↙

N0P↙

RET↙

↙

（二）用“E”命令输入新指令

在命令提示符状态下输入：

E826↙

屏幕将显示：

0826：

之后继续输入：

D4000A000A01↙

（三）用“U”命令察看输入的程序

在命令提示符状态下输入：

U820↙

屏幕将显示：

0820：

2C000023M0VR0，0023

0822：

34000A00M0V[0A00]，R0

0824：

34000A01M0V[0A01]，R0

0826：

D400DWD400

0827：

0A00ADCR0，R0

0828：

0A01ADCR0，R1

0829：

AC00RET

.

.

.

（四）用“G”命令运行程序

在命令提示符状态下输入：

G820↙

六．观察运算结果

用“D”命令察看运行结果

在命令提示符状态下输入：

DA00↙

屏幕将显示：

0A0000230046……

0A01单元为0046，即为运算的正确结果.

实验4主存储器扩展实验

实验目的

1.学习主存储器系统设计、扩展等内容。

2.了解主存工作过程中各信号之间的时序关系。

一、实验原理电路图

二、接线图

三、接线（用直径0.2mm的单股导线）

（一）输出允许接地

6116芯片

（1）、

（2）、（3）、（4）右侧/0E均接地（扩展板左上方）

（二）接扩展板读、写信号

6116芯片

（1）、

（2）、（3）、（4）右侧/WE均接/MMW（扩展板左上方）

（三）接6116芯片地址总线

A0-A10（6116芯片

（1）的左侧）接AB0-AB10（138芯片左侧）

（四）6116芯片片选接138译码器

1.6116芯片

（1）、

（2）右侧/CS均接/Y0（138芯片左侧）

2.6116芯片（3）、（4）右侧/CS均接/Y1（138芯片左侧）

（五）接138译码器输入

1.AB15接G1（138芯片左侧）

2.AB14接G2B（138芯片左侧）

3.AB13接C（138芯片左侧）

4.AB12接B（138芯片左侧）

5.AB11接A（138芯片左侧）

6./MERQ接G2A（138芯片左侧）

（六）内存扩展板与TEC-2主机相连

将TEC-2组成原理实验系统50芯扁平电缆线与扩展板相连

（注意：

50芯扁平电缆线与扩展板方向不要接反，扁平电缆线红线边向上）

四、启动TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态

（具体方法见“附件：

联机通讯指南”所述）

五、单步命令实验

（一）从8000H开始的内存单元实验

1.用“E”命令输入数据

在命令提示符状态下输入：

E8000↙

屏幕将显示：

8000：

之后继续输入：

（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键）

00001111222233334444

55556666777788889999↙

2.用“D”命令察看输入的数据

在命令提示符状态下输入：

D8000↙

屏幕将显示：

800000001111222233334444555566667777

800888889999…

观察是否正确

（二）从8800H开始的内存单元实验

1.用“E”命令输入数据

在命令行提示符状态下输入：

E8800↙

屏幕将显示：

8800：

之后继续输入：

（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键）

00001111222233334444

55556666777788889999

2．用“D”命令查看输入的数据

在命令行提示符状态下输入：

D8800↙

屏幕将显示：

880000001111222233334444555566667777

880888889999……..

观察内容是否正确

六、连续程序实验

（一）从8000H开始的内存单元实验

1，用“A”命令输入程序

在命令行提示符状态下输入：

A800↙

屏幕将显示：

0800：

之后继续输入：

MOVR0,8000↙

MOVR1,0000↙

MOVR2,0800↙

MOV[R0],R1↙

INCR0↙

INCR1↙

DECR2↙

JPNZ,806↙

RET↙

↙

用“G”命令执行输入的程序

在命令行提示符状态下输入：

G800↙

2，用“D”命令察看程序执行的结果

在命令行提示符状态下输入：

D8000↙

屏幕显示：

800000000001000200030004000500060007

800800080009000A000B000C000D000E000F

（二）从8800H开始的内存单元实验

1．“A”命令输入程序

在命令行提示符状态下输入：

A800

屏幕将显示

0800：

之后继续输入：

MOVR0，8800↙

MOVR1，0000↙

MOVR2，800↙

MOV[R0]，R1↙

INCR0↙

INCR1↙

DECR2↙

JPNZ,806

RET↙

↙

2．“G”命令执行输入的程序

在命令行提示符状态下输入：

G800↙

3．“D”命令察看程序执行的结果

在命令行提示符状态下输入

D8800↙

屏幕显示：

880000000001000200030004000500060007

880800080009000A000B000C000D000E000F

实验5并行接口电路I/O实验

一、实验原理电路图

二、接线图

三、接线（用直径0.2MM的单股导线）

（一）八位数据开关接至8255芯片的B口

PB7接D7

PB6接D6

PB5接D5

PB4接D4

PB3接D3

PB2接D2

PB1接D1

PB0接D0

（二）8255芯片的A口接至LED显示输入端

PA7接LED7

PA6接LED6

PA5接LED5

PA4接LED4

PA3接LED3

PA2接LED2

PA1接LED1

PA0接LED0

（三）低八位数据线（扩展实验扳左侧）接至8255芯片的数据线

DB7接D7

DB6接D6

DB5接D5

DB4接D4

DB3接D3

DB2接D2

DB1接D1

DB0接D0

（四）接中断向量（扩展实验扳左侧）全为1

P2接VCC（74LS125或74LS00或74LS14

（1）或8255芯片的VCC）

P1接VCC（74LS125或74LS00或74LS14

（1）或8255芯片的VCC）

P0接VCC（74LS125或74LS00或74LS14

（1）或8255芯片的VCC）

（五）接复位信号

/RESET（宽展实验扳左下部）接4A（74LS14

（1）芯片）

4Y（74LS14

（1）芯片）接RESET（8255芯片）

（六）接8255芯片的寄存器选择信号

AB1（扩展实验扳左下侧）接A1（8255芯片）

AB0（扩展实验扳左下侧）接A0（8255芯片）

（七）接8255芯片的读/写控制信号

LOW（扩展实验扳左侧）接/WR（8255芯片）

LOR（扩展实验扳左侧）接/RD（8255芯片）

（八）接中断申请信号

INTE（扩展实验扳左上部）接4B（74LS00芯片）

4A（74LS00芯片）接Q（扩展实验扳右下角）

4Y（74LS00芯片）接/INT（扩展实验扳左上部）

（九）接8255芯片的片选信号

3Y（74LS00芯片）接5A（74LS14

（1）芯片）

5Y（74LS00

（1）芯片）接/CS（8255芯片）

从TEC-2组成原理实验系统垂直板左上角V19插孔的84H处接至3B（74LS00芯片）

从TEC-2组成原理实验系统垂直板左上角V19插孔的86H处接至3A（74LS00芯片）

（用两根较长的单股导线连接）

（十）I/0扩展板与TEC-2主机相连

将TEC-2组成原理实验系统50芯扁平电缆线与扩展板相连

四．动TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态

（具体方法见：

附件：

联机通讯指南“所述）

五．实验

（一）输入输出I/O实验

1）输入程序

在命令行提示符状态下输入：

A800↙

屏幕将显示：

0800：

之后继续输入：

MOVR0，8A↙

OUT87↙

IN85↙

OUT84↙

CALL9B↙

CALL9B↙

CALL9B↙

CALL9FF↙

RET↙

↙

输入延时子程序

在命令行提示符状态下输入：

A9FF↙

屏幕将显示：

09FF：

之后继续输入：

MOVR1，9FFF↙

DECR1↙

JPNZ，A01↙

RET↙

↙

2）将扩展实验板八位数据开关输入置为：

00100001

执行程序

在命令行提示符状态下输入：

G800↙

屏幕显示：

！

！

！

>

将扩展实验斑八位数据开关输入置为：

00100011

执行程序

在命令行提示符状态下输入：

G800

屏幕显示：

###>

（二）中断方式输入/输出实验

1.输入主程序

在命令行提示符状态下输入：

A850↙

屏幕显示：

0850：

之后继续输入：

MOVR0，8A↙

OUT87↙

IN85↙

MOVR960↙

OUT84↙

CALL9B↙

CALL9B↙

CALL9B↙

CALL9FF↙

EI↙

INCR0↙

DECR9↙

JPNZ，856↙

RET↙

↙

输入延时子程序

在命令行提示符状态下输入

A9FF↙

屏幕将显示：

09FF：

之后继续输入：

MOVR1，9FFF↙

DECR1↙

JPNZ，A01↙

RET↙

↙

输入中断服务程序

在命令提示符状态下输入：

A888↙

屏幕将显示：

0888

之后继续输入：

PUSHR0↙

IN85↙

OUT84↙

CALL9B↙

CALL9B↙

CALL9B↙