带移位运算实验计算机的组成与程序运行实验.doc

1、沈阳理工大学课程专用纸课 程 设 计 任 务 书学 院 信息学院 专 业 计算机科学与技术学生姓名 学 号设计题目 带移位运算实验计算机的组成与程序运行实验内容及要求：利用 EL-JY-II 型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等） 、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的简单实验计算机的研制。设计总要求：1 实验计算机整机应由如下几个模块组成：运算器、寄存器、指令部件、微程序控制部件、内存、总线缓冲电路、输入和输出控制电路。2 运算器采用双数据暂存器单寄存器结构，并带移位运算功能。3 设计如下几条机器指令的格式，指令

2、格式可以采用单字长或双字长设计。输入输出指令：IN #DATA，R0 （功能 DATA - R0）OUT ADDR （功能（ADDR）- LED 输出）算术加法运算指令：ADD R0，ADDR （功能 R0+（ADDR）- R0）左移位运算指令：RL R0 （功能 R0 的值循环左移一位- R0）RLC R0 （功能 R0 的值带进位循环左移一位- R0）存数指令： STA R0，ADDR （功能 R0 -ADDR）转移指令： JMP ADDR （功能 ADDR - PC）4. 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。5. 通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指

3、令、微程序的设计结果。IN #data，R0ADD R0，addr1RL R0RLC R0STA R0，addr2OUT addr2JMP 00HAddr1: XXAddr2: XX进度安排：第 19 周：布置课程设计任务，查阅资料，分组设计，实验室组装与调试。第 20 周：调试，验收，答辩，编写课程设计报告。指导教师（签字）：2012 年 7 月 18 日学院院长（签字）：2012 年 7 月 18 日沈阳理工大学课程专用纸目录1.计算机的设计 .1.1 设计目的及要求： .1.2 设计器材： 1.3 模型机结构设计： 1.4 指令系统的设计： 1.5 工作原理 .1.6 微程序控制方式及部

4、件组成原理 .1.7 微程序设计 .1.7.1 微指令流程图 .1.7.2 微程序中各微指令的设计 .1.8 编写调试程序 .2.计算机的组装 .3 计算机的调试 .3.1 实验步骤 .3.1.1 写入微代码 .3.1.2 读微代码及校验微代码： .3.1.3 写机器指令 .3.1.4 读机器指令及校验机器指令： .3.1.5 运行程序 .3.2 调试步骤和调试结果 .3.2.1 调试步骤操作 .3.2.2 结果显示： .3.3 分析结果是否正确 .3.4 设计心得 .4.参考文献 .沈阳理工大学课程专用纸1.计算机的设计1.1 设计目的及要求：1 实验计算机整机应由如下几个模块组成：运算器、

5、寄存器、指令部件、微程序控制部件、内存、总线缓冲电路、输入和输出控制电路。2 运算器采用双数据暂存器单寄存器结构，并带移位运算功能。3 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。输入输出指令：IN #DATA，R0 （功能 DATA - R0）OUT ADDR （功能（ADDR）- LED 输出）算术加法运算指令：ADD R0，ADDR （功能 R0+（ADDR）- R0）左移位运算指令：RL R0 （功能 R0 的值循环左移一位- R0）RLC R0 （功能 R0 的值带进位循环左移一位- R0）存数指令： STA R0，ADDR （功能 R0 -ADDR）转移指令：

6、JMP ADDR （功能 ADDR - PC）4. 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。6. 通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。IN #data，R0ADD R0，addr1RL R0RLC R0STA R0，addr2OUT addr2JMP 00HAddr1: XXAddr2: XXEL-JY-II 型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等） 、组装、调试三个步骤完成一台微程序控制的简单实验计算机的研制。1.2 设计器材：EL-JY-II 型计算机组成原理

7、实验系统一套，排线若干。1.3 模型机结构设计：沈阳理工大学课程专用纸数据总线(D_BUS)74299 LPC299-G 程序计数器 PCALU-G LOAD PC-G M CN ALU S3S2S1S0 数据暂存器 LT1 数据暂存器 LT2 LAR 地址寄存器地址总线（ADDR_BUS）LDR1 LDR2 存储器(MEM) READ WRITE寄存器 R0 微控器 脉冲源及时序LDR0 R0-G 指令寄存器 C-G LDIR 输入设备 W/R控制门 输出设备 数据 D-G控制信号 图 1-1 模型机结构框图 此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。图 1.1 中

8、运算器 ALU 由 U7-U10 四片 74LS181 构成，暂存器 1 由 U3、U4 两片 74LS273 构成，暂存器 2 由 U5、U6 两片 74LS273 构成。微控器部分控存由 U13-U15 三片 2816 构成。除此之外，CPU 的其他部分都由 EP1K10 集成。存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H-FFH。输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R 均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入设备由16位电平开关及两个三态缓冲芯片74LS244构成，当DIJ-G为低电平时将1

9、6位开关状态送上数据总线。在键盘方式或联机方式下，数据可由键盘或上位机输入，然后由监控程序直接送上数据总线，因而外加的数据输入电路可以不用。本系统的数据总线为16位，指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令沈阳理工大学课程专用纸寄存器、地址寄存器和程序计数器时，只有低八位有效。1.4 指令系统的设计：指令格式、指令编码、指令助记符、指令功能、操作数的寻址方式如下：1)输入指令:IN #DATA, R0指令功能：#DATA R0指令格式： 表 1-1机器码： 000000002)加法指令：ADD ADDR，R0 指令功能： R0+ADDR- R0指令格式： 表 1-2机器码：

10、000100000000xxxx3)左位移运算 RL RO指令功能：R0 的值循环左移一位- R0指令格式： 表 1-3机 器 码： 01110000 4)带符号左移运算：RLC R0 指令功能：R0 的值带进位循环左移一位- R0指令格式： 表 1-4机 器 码： 100000005）转移指令：JMP ADDR7 6 5 4 3 2 1 00 0 0 0 0 0 0 07 6 5 4 3 2 1 00 0 0 1 0 0 0 0ADDR7 6 5 4 3 2 1 00 1 1 1 0 0 0 07 6 5 4 3 2 1 01 0 0 0 0 0 0 0沈阳理工大学课程专用纸指令功能：ADD

11、R- PC指令格式： 表 1-5机器码： 01000000xxxxxxxx6)存数指令：STA ADDR，R0 指令功能： ADDR+R0 - R0指令格式： 表 1-6机 器 码： 00100000xxxxxxxx7)输出指令：OUT ADDR，R0 指令功能： ADDR - LED指令格式： 表 1-7机器码： 00110000xxxxxxxx1.5 工作原理首先设计三个控制操作微程序：存储器读操作（MRD）：拨动清零开关 CLR 对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2 为“00”时，按“单步”键，可对 RAM 连续读操作。存储器写操作（MWE）：拨动清零开关 CLR 对地址

12、、指令寄存器清零后，指令译码输入CA1、CA2 为“10”时，按“单步”键，可对 RAM 连续写操作。启动程序（RUN）：拨动开关 CLR 对地址、指令寄存器清零后，指令译码输入 CA1、CA2 为“11”时，按“单步”键，即可转入到第 01 号“取址”微指令，启动程序运行。本系统设计的微指令字长共 24 位，其控制位顺序如下：7 6 5 4 3 2 1 00 1 0 0 0 0 0 0ADDR7 6 5 4 3 2 1 00 0 1 0 0 0 0 0ADDR7 6 5 4 3 2 1 00 0 1 1 0 0 0 0ADDR沈阳理工大学课程专用纸24 23 22 21 20 19 18 1

13、7 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1S3 S2 S1 S0 M Cn WE 1A 1B F1 F2 F3 uA5 uA4 uA3 uA2 uA1 uA0其中 uA5-uA0 为 6 位的后续微地址，F1、F2、F3 为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多位。F3 字段包含 P1- P4 四个测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入囗，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。、三个字段的编码方案如表 18： F1 字段 F2 字段 F3 字段15 14 13 选择 12 11 10 选择 9 8 7 选择0 0 0

14、 LDRi 0 0 0 RAG 0 0 0 P10 0 1 LOAD 0 0 1 ALU-G 0 0 10 1 0 LDR2 0 1 0 RCG 0 1 00 1 1 0 1 1 0 1 11 0 0 LDR1 1 0 0 1 0 01 0 1 LAR 1 0 1 PC-G 1 0 1 LPC1 1 0 LDIR 1 1 0 299G 1 1 0 P4表 18系统涉及到的微程序流程见图 1-3，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P1 测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此 P1 的测试结果出现多路分支。本实验用指令寄存器的前 4 位（IR7-IR4 ）作为测

15、试条件，出现 9 路分支，占用 9 个固定微地址单元。控制操作为 P4 测试，它以 CA1、CA2 作为测试条件，出现了 3 路分支，占用 3 个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。注意：微程序流程图上的微地址为 8 进制。当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表 1-8 即为将图 1-3 的微程序流程按微指令格式转化而成的二进制微代码表。指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存取到缓冲寄存器中，然后再传送至指令寄存器。指令划分为操作码和地址码字段，由二进制数构成，为了执行任何给定的指令，

16、必须对操作码进行测试 P1，通过节拍脉冲 T4 的控制以便识别所要求的操作。“指令译码器”根据指令中的操作码译码强置微控器单元的微地址，使下一条微指令指向相应的微程序首地址。IR7-IR2 为指令寄存器的第 7-2 位。本系统有两种外部 I/O 设备，一种是二进制代码开关，它作为输入设备；另一种是数码管，它作为输出设备。输入时，二进制开关数据直接经过三态门送到数据总线上，只要开关状态不变，输入的信息也不变。输出时，将输出数据送到外部数据总线上，当写信号（W/R）有效时，将数据打入输出锁存器，驱动数码管显控制操作为 P4 测试，它以 CA1、CA2 作为测试条件，出现了写机器指令、读机器指令和运

17、行机器指令 3 路分支，占用 3 个固定微地址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。其中微命令 LDRi 表示写寄存器操作；微命令 LOAD 表示程序计数器 PC 写操作；微命令 LDR2表示数据暂存器 LT2 写操作；微命令 LDR1 表示数据暂存器 LT1 写操作；微命令 LAR 表示地址寄存沈阳理工大学课程专用纸器 AR 写操作；微命令 LDIR 表示指令寄存器写操作；微命令 RAG 表示源寄存器读操作；微命令ALU-G 表示运算器输出操作；微命令 RCG 表示目的寄存器读操作；微命令 PC-G 表示程序计数器 PC读操作；微命令 L

18、PC 表示程序计数器 PC 选通操作；微命令 299-G 表示移位寄存器读写操作；微命令 RBG 表示变址寄存器读操作。机器指令的执行过程如下：首先将指令在外存储器的地址送上地址总线，然后将该地址上的指令传送至指令寄存器，这就是“取指”过程。之后必须对操作码进行 P1 测试，根据指令的译码将后续微地址中的某几位强制置位，使下一条微指令指向相应的微程序首地址，这就是“译码”过程。然后才顺序执行该段微程序，这是真正的指令执行过程。在所有机器指令的执行过程中， “取指”和“译码”是必不可少的，而且微指令执行的操作也是相同的，这些微指令称为公用微指令。1.6 微程序控制方式及部件组成原理微程序入口地址

19、形成方法：断定方式与增量方式不同，它不采用 PC，微指令地址由微地址寄存器 AR 提供。在微指令格式中，设置一个下地址字段，用于指明下一条要执行的微指令地址。当一条微指令被取出时，下一条微指令的地址(即下地址字段) 送 AR。它相当于每条微指令都具有转移微指令的功能。采用这种方法就不必设置专门的转移微指令，但增加了微指令字的长度。 其微程序控制部件原理如下：1 运算器单元（ALU UINT）运算器单元由以下部分构成：两片 74LS181 构成了并串型 8 位 ALU；两个 8 位寄存器 DR1 和DR2 为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。ALU 的 S0S3 为运算控制端，Cn 为最低

20、进位输入，M 为状态控制端。ALU 的输出通过三态门 74LS245 连到数据总线上，由 ALU-B 控制该三态门。2 寄存器堆单元（REG UNIT）该部分由 3 片 8 位寄存器 R0、R1、R2 组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由 LDRi 和 RS-B 根据机器指令进行选通。3 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由 LDIR 控制其选通。4 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。5 微控器电路单元（MICR

21、OCONTROLLER UNIT）微控器主要用来完成接受机器指令译码器送来的代码，使控制转向相应机器指令对应的首条微代码程序，对该条机器指令的功能进行解释或执行的工作。由输入的 W/R 信号控制微代码的输出锁存。由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）实现程序的取指功能。6 逻辑译码单元（LOG UNIT）用来根据机器指令及相应微代码进行译码使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，及工作寄存器 R0、R1、R2 的选通译码。7 主存储器单元（MAIN MEM）用于存储实验中的机器指令。8 输入输出单元（INPUT/OUTPUT DEVICE）沈阳理工大学课程专用纸输

22、入单元使用八个拨动开关作为输入设备，SW-B 控制选通信号。输出单元将输入数据置入锁存器后由两个数码管显示其值。1.7 微程序设计1.7.1 微指令流程图开始01 PC AR，PC+102RAM D_BUS IR45 P(1)测试IN ADD STA OUT JMP RL RLC20 21 22 23 24 27 30D_INPUT R0 PC AR PC AR PC AR PC AR R0 299 R0 29901 PC+1 PC+1 PC+1 PC+1 03 07 31 34 41 43 RAM D_BUS RAM D_BUS RAM D_BUS RAM D_BUS 左环移 带进位D_BU

23、S AR D_BUS AR D_BUS AR D_BUS PC 左环移 04 17 32 42 44 RAM D_BUS R0 D_BUS RAM D_BUS 01 299 R0 299 R0 D_BUS LT2 D_BUS RAM D_BUS LT1 05 33 01 01 R0 LT1 01 LT1 LED 06(LT1)+(LT2) R0 0101 图 1-3 沈阳理工大学课程专用纸控制开关00 10 P(4)测试 MWE（10） MRD(00) RUN(11)PC AR,PC+1 11 PC AR,PC+1 10 13(D_INPUT) D_BUS LT1 14 RAM D_BUS L

24、T1 12 01LT1 RAM 15 LT1 LED 16 图 1-41.7.2 微程序中各微指令的设计下表为根据微程序流程图设计的各指令二进制微代码表（10）IN #DATA，R0表 1-9 输入指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010000010000 0 0 0 0 0 0 0 1

25、 1 000 111 111 000001（2）ADD R0，addr1表 1-10 加法指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010001010001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000011000011 0 0 0 0 0 0 0 1 0 101 111

26、111 000100000100 0 0 0 0 0 0 0 1 0 010 111 111 000101000101 0 0 0 0 0 0 0 0 0 100 000 111 000110000110 0 1 1 0 0 0 0 0 0 000 001 111 000001（3）RL R0表 1-11 左位移指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101

27、0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010111010111 0 0 1 1 0 0 0 0 0 000 000 111 100001100001 0 0 0 1 0 0 0 0 0 111 110 111 100010100010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 110 111 000001沈阳理工大学课程专用纸（4）RLC R0表 1-12 带符号左位移指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0

28、0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 011000011000 0 0 1 1 0 0 0 0 0 000 000 111 100011100011 0 0 0 1 1 0 0 0 0 111 110 111 100100100100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 000 110 111 000001（5）STA R0，addr2表 1-13 存数指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0

29、 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010010010010 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000111000111 0 0 0 0 0 0 0 1 0 101 111 111 001111001111 0 0 0 0 0 0 1 1 0 111 000 111 000001（6）OUT addr2表 1-14 输出指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2

30、F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010011010011 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 011001011001 0 0 0 0 0 0 0 1 0 101 111 111 011010011010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 100 111 111 011011011011 0 0 0 0 0 1 1 0 1 111 001

31、111 000001（7）JMP 00H表 1-15 转移指令代码表微地址 S3 S2 S1 S0 M CN WE 1A 1B F1 F2 F3 UA5UA0000001 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 000010000010 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 111 100101100101 0 0 0 0 0 0 0 1 0 110 111 000 010100010100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 101 101 101 011100011100 0 0 0 0 0 0 0 0 0 001 111 101 0000011.8 编写

32、调试程序（1）程序微代码编写表 1-16 微代码表微地址（八进制） 微地址（二进制） 微代码（十六进制）00 000000 007F8801 000001 005B4202 000010 016FE503 000011 015FC404 000100 012FC505 000101 0041C6沈阳理工大学课程专用纸06 000110 9403C107 000111 015FCF10 001000 005B4A11 001001 005B4C12 001010 014FCE13 001011 007FC114 001100 01CFCD15 001101 FF73C916 001110 06F

33、3C817 001111 0371C120 010000 018FC121 010001 005B4322 010010 005B4723 010011 005B5924 010100 005B5C25 010101 3001DD26 010110 3001DF27 010111 3001E130 011000 3001E331 011001 015FDA32 011010 014FDB33 011011 06F3C134 011100 011F4135 011101 147DDE36 011110 000DC137 011111 287DE040 100000 000DC141 100001

34、 107DE242 100010 000DC143 100011 187DE444 100100 000DC145 100101 016E10（2）程序机器代码编写1-17 机器代码表地址（八进制） 地址（二进制） 机器指令（十六进制）00 00000000 0001 00000001 1002 00000010 0A03 00000011 7004 00000100 2005 00000101 0E06 00000110 3007 00000111 0E沈阳理工大学课程专用纸08 00001000 4009 00001001 000A 00001010 010B 00001011 012.计

35、算机的组装沈阳理工大学课程专用纸2-1 组装连线图3 计算机的调试3.1 实验步骤3.1.1 写入微代码将开关 K1K2K3K4 拨到写状态即 K1 off、K2 on、K3 off、K4 off，其中 K1、K2、K3 在微程序控制电路，K4 在 24 位微代码输入及显示电路上。在监控指示灯滚动显示【CLASS SELECt】状态下按【实验选择】键，显示【ES-_ _ 】输入 07 或 7，按 【确认】键，显示为【ES07】 ，表示准备进入实验七程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按下【确认】键，显示为【CtL1=_】 ，表示对微代码进行操作。输入 1 显示【CtL1_1】

36、，表示写微代码，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。按【确认】显示【U-Addr】 ，此时输入【000000】6 位二进制数表示的微地址，然后按【确认】键，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入，微地址显示灯（六个黄色指示灯，八进制）全灭，显示刚才输入的微地址，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。同时监控指示灯显示【U_CodE】 ，显示这时输入微代码【007F88】 ，该微代码是用 6 位十六进制数来表示前面的 24 位二进制数，注意输入微代码的顺序，先右后左，此过程中可按【取消】键来取消上一次输入，重新输入。按【确认】键则显示【PULSE】 ，按【单步】完成一条微代码的

37、输入，重新显示【U-Addr】提示输入表 1-16 第二条微代码地址。沈阳理工大学课程专用纸图 3-1 输入代码3.1.2 读微代码及校验微代码：先将开关 K1K2K3K4 拨到读状态即 K1 off、K2 off、K3 on、K4 off，在监控指示灯显示【U_Addr】状态下连续按两次【取消】键，退回监控指示灯显示【ES07 】状态，也可按【RESET】按钮对单片机复位，使监控指示灯滚动显示【 CLASS SELECt】状态，按【实验选择】键，显示【ES-_ _ 】输入 07 或 7，按【确认 】键，显示【ES07】 。按【确认】键，显示【CtL1=_】时，输入 2，按【确认】显示【U_A

38、ddr】 ，此时输入 6 位二进制微地址，进入读代码状态。再按【确认】显示【PULSE】 ，此时按【PULSE】键，显示【U_Addr 】 ，微地址指示灯显示输入的微地址，微代码显示电路上显示该地址对应的微代码，至此完成一条微指令的读过程。对照表检查微代码是否有错误，如有错误，可按步骤 2 写微代码重新输入这条微代码的微地址及微代码。1)写:在编辑框中输入实验指导书中机器指令程序(格式：两位十六进制地址+空格+2 位或 4 位十六进制代码),或直接打开随机附带的程序 EX8.ASM，将实验箱上的 K4K3K2K1 拨至 “0101”运行状态，拨动“CLR”开关对地址和微地址清零，然后按“写入“

39、按钮,机器指令写 入存储器电路;注：对于 8 位机，十六进制代码为 2 位；对于 16 位机，十六进制代码可以是 2 位，也可以是 4 位。2)读:将实验箱上的 K4K3K2K1 拨至“0101”运行状态，在“读出指令地址”栏中填入两位十六进制地址，拨动“CLR”开关对地址和微地址清零，然后按“读出“按钮,则相应的指令代码显示在“读出指令代码”栏中。3)保存:按“保存“按钮,机器指令程序保存在一给定文件(*.ASM)中。4)打开:按“打开“按钮,打开已有的机器指令程序文件,并显示在编辑框中。5)单步:在运行状态下运行程序前，先拨动“CLR”开关对地址和微地址清零，然后每按一次“单步“按钮,执行

40、一条微指令。可从实验箱的指示灯和显示 LED 观察单步运行的结果。6)连续:在连续运行程序前，先拨动“CLR”开关对地址和微地址清零，然后按“连续“按钮,可连续沈阳理工大学课程专用纸执行程序。可从实验箱的指示灯和显示 LED 观察连续运行的结果。7)停止:在连续运行程序过程中，可按“停止”按钮暂停程序的执行。此时地址和微地址并不复位，仍可以从暂停处单步或连续执行.3.1.3 写机器指令先将 K1K2K3K4 拨到运行状态即 K1 on、K2 off、K3 on、K4 off，按【RESET 】按钮对单片机复位，使监控指示灯滚动显示【CLASS SELECt】状态，按【实验选择】键，显示【ES-

41、_ _ 】输入07 或 7，按【确认】键，显示【ES07】 ，再按【确认】 ，显示 【CtL1=_】,按【取消】键，监控指示灯显示【CtL2=_ 】 ，输入 1 显示【CtL2_1】表示进入对机器指令操作状态，此时拨动 CLR 清零开关（在控制开关电路上，注意对应的 JUI 应短接）对地址寄存器、指令寄存器清零，清零结果是地址指示灯（8 个黄色指示灯，在地址寄存器电路上）全灭，如不清零则会影响机器指令的输入！，清零步骤是使其电平高低高即 CLR 指示灯状态为亮灭亮。确定清零后，按 【确认】显示闪烁的【PULSE】 ，按【单步】键，微地址显示灯（黄色）显示“001001”时，再按【单步】 ，微地

42、址显示灯（黄色）显示“001100” ，地址指示灯（8 个黄色指示灯）显示“000000” ，数据总线显示灯（8 个绿色指示灯）显示“000001” ，此时按【确认】键，监控指示灯显示【CodE_ _】 ，提示输入机器指令“00” （两位十六进制数）,输入后按【确认】 ，显示【PULSE】 ，再按【单步】 ，微地址显示灯（黄色）显示“001101” ，再按【单步】 ，微地址显示灯（黄色）再次显示“001001” ，数据总线显示灯（8 个绿色指示灯）显示“000000” ，即输入的机器指令。连续按【单步】 ，微地址显示灯（黄色）显示“001100”时，按【确认】输入第二条机器指令。依此规律逐条输

43、入表 74的机器指令，输完后，在显示【PULSE】状态下按【确认】进入显示【CodE_ _】状态，此时按【取消】键可退出写机器指令状态。按【取消】退出写机器指令状态。注意，每当微地址显示灯（黄色）显示“001100”时，地址指示灯和数据总线显示灯均自动加 1 显示。3.1.4 读机器指令及校验机器指令：在监控指示灯显示【CtL2=_】状态下，输入 2，显示【CtL2_2】 ，表示进入读机器指令状态，按步骤 4 的方法拨动 CLR 开关对地址寄存器和指令寄存器进行清零，然后按【确认】键，显示【PULSE】 ，连续按【单步】键，微地址显示灯（黄色）显示从“000000”开始，然后按“001000”

44、 、“001010” 、 “001110”方式循环显示。只有当微地址灯（黄色）显示为“001010”时，数据总线指示灯（绿色）上显示的为写入的机器指令。读的过程注意微地址显示灯，地址显示灯和数据总线指示灯的对应关系。如果发现机器指令有误，则需重新输入机器指令。注意：机器指令存放在 RAM 里，掉电丢失，故断电后需重新输入。3.1.5 运行程序在监控指示灯显示【CtL2=_】状态下，输入 3，显示【CtL2_3】 ，表示进入运行机器指令状态，沈阳理工大学课程专用纸按步骤 4 的方法拨动 CLR 开关对地址寄存器和指令寄存器进行清零,使程序入口地址为 00H，可以【单步】运行程序也可以【全速】运行

45、，运行过程中提示输入相应的量，运行结束后从输出显示电路上观察结果。3.2 调试步骤和调试结果3.2.1 调试步骤操作输入 00H 到 R0 寄存器里图 3-2 输入 R0 值3.2.2 结果显示：实验箱面板显示结果为：沈阳理工大学课程专用纸图 3-3 结果显示3.3 分析结果是否正确开始IN #DATA R0ADD R0 ADDRRL RO RLC ROSTA R0 ADDROUT DATAJMP ADDR图 3-4 程序流程图沈阳理工大学课程专用纸根据程序的流程图 3-4 可得：理论值：输入值为 03H，存到 R0，再从地址内存0CH中取出 01H 值存到里0CH，再将 R0 中的值与中0CH的值相加，结果再放到0DH中，然后不带进位左环移后为“0000 1000”，输出结果为08；带进位左环移为 0001 0000”输出0DH的值为 10H。实验值：LED 先输出 10H，设计成功。经过试验证明，试验结果与理论计算值一致。3.4 设计心得第一 一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令序列组成的，因此，一条机器指令的功能是由若干条微指令组成的序列来实现的。第二 在进行单片机键盘操作实验时，必须把 K4 开关置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。第三 机器指令存放在 RAM 里，掉