1、实验三 硬布线控制器实验一、实验目的1. 通过多种方式，查看教学计算机指令的执行步骤、运行结果、各组控制信号在每一个执行步骤中的状态、指令之间的衔接等有关内容。2. 熟悉教学计算机的指令格式、指令编码、寻址方式和指令功能等内容。3. 熟悉教学计算机的总体组成和各部件的运行原理，理解控制器部件在计算机整机中的关键作用4. 理解和熟悉指令执行步骤的划分方案。5. 熟悉教学计算机的硬布线控制器各控制命令的控制功能。二、实验要求1实验之前要认真预习，写出预习报告，包括操作步骤，实验过程所用数据和运行结果等。2实验过程中，要仔细进行，防止损坏设备，分析可能的各种现象，判断结果是否正确，记录运行结果。3.
2、 实验之后，认真写出实验报告，包括对遇到的各种现象的分析，实验步骤和实验结果，实验心得体会与收获。三、实验内容1. 将 5 个拨动开关置为 11101（单节拍、指令来自开关、组合逻辑、16 位、联机工作方式） ，按一下RESET。在单节拍方式下，每按一次 START 键，执行一个节拍的功能。此时教学机反复执行这一条指令，对照指令执行流程图，看节拍发生器的状态输出，能够最方便的查看不同类型的指令的执行步骤的变化与连接关系。此时无须关心指令的执行功能，因为此时指令得不到正确的操作数据和地址。2. 使用手拨开关 SWH 和 SWL 输入 16 位指令操作码。注意：如果是双字指令，则只能拨入高 16
3、位，此时运算结果不正确，可忽略。3在单步方式下，让计算机反复执行指令，通过指示灯观察各类基本指令的节拍。例如：使用手拨开关 SWH 和 SWL 输入 MVRD 指令的操作码 88H（为 B 组指令） ，先按 RESET 键，再依次按 START 键，看到节拍发生器的状态输出为： 0000-0010-0110-0100。操作序列 1：请把 ADD、PUSH、LDRA、CALA 指令通过开关送给控制器，利用教学机把各自节拍流程找出来，并写在下表中。指令 指令操作码 预计节拍顺序 实际观察到的节拍顺序MVRD R1，FFFF 8810H 0000-0010-0110-0100 0000-0010-0
4、110-0100ADD R1，R2PUSH R2LDRA R4, 1010CALA 2000操作序列 2：请自行从 A、B、C、D 四组中各选择若干条指令通过开关送给控制器，利用教学机把各自节拍流程找出来，并写在下表中，表格行数可自行增加。指令 指令操作码 预计节拍顺序 实际观察到的节拍顺序4. 单步方式下，让计算机反复执行指令，通过指示类观察各类基本指令的控制信号。操作序列 1：观察 A 组指令 SHR 的执行过程中控制信号的变化。(1) 置拨动开关 SW=00001011 00010000（表示指令 SHR R1）(2) 先按 RESET 键，再连续按 START 键，观察每一步节拍及该节
5、拍所对应的控制信号，并记录在下表中，表中每个节拍对应两行，上行写控制信号含义，下行写控制信号编码。节拍 指令 编码 MRW I86 I53 I20 B口A口SCI SST SSH DC2 DC1操作序列 2：观察 B 组指令 JMPA 的执行过程中控制信号的变化。(1) 置拨动开关 SW=10000000 00000000（表示指令 JMPA）(2) 先按 RESET 键，再连续按 START 键，观察每一步节拍及该节拍所对应的控制信号，并记录在下表中，表中每个节拍对应两行，上行写控制信号含义，下行写控制信号编码。 。节拍 指令 编码 MRW I86 I53 I20 B口A口SCI SST S
6、SH DC2 DC1操作序列 3：观察 D 组指令 CALA 的执行过程中控制信号的变化。(1) 置拨动开关 SW=11001110 00000000（表示指令 CALA）(2) 先按 RESET 键，再连续按 START 键，观察每一步节拍及该节拍所对应的控制信号，并记录在下表中，表中每个节拍对应两行，上行写控制信号含义，下行写控制信号编码。 。节拍 指令 编码 MRW I86 I53 I20 B口A口SCI SST SSH DC2 DC1操作序列 4：请自行从 A、B、C、D 四组中各选择若干条指令通过开关送给控制器，观察它们执行过程中控制信号的变化，并记录在下表中。节拍 指令 编码 MR
7、W I86 I53 I20 B口A口SCI SST SSH DC2 DC1以下两题二选一5. 将 5 个拨动开关置为 10101（单节拍、指令来自内存、组合逻辑、16 位、联机工作方式） ，按一下RESET。将初始 33 位控制信号、16 外部数据信号 Data Bus 150、16 位内部数据总线 Inter Bus150、16位指令码 IR150、16 地址信号 Address Bus150 记录到下表中，位数较多的项目可用 16 进制形式表示。此后，按下 START 再记录所有信号，推出当前运行的指令。至少推出 3 条。 （表格行数不够请自行增加）节拍 指令码 MRW I80 B 口 A
8、 口 SCI SST SSH DC2 DC1 Y150 IB150 D150 A150请写出由上述表格推出的指令并给出理由。6. 将 5 个拨动开关置为 00101（连续、指令来自内存、组合逻辑、16 位、联机工作方式） ，按一下RESET。自行编写一段死循环程序段（可以取自实验二的程序） ，用 A 命令汇编，再用 G 命令连续运行起来后，把最左边开关置成单步，即 10101（单节拍、指令来自内存、组合逻辑、16 位、联机工作方式） ，记录所有控制信号、内外部数据信号、地址信号，推出当前执行的是哪条指令的哪个节拍，需给出必要的说明，并根据控制信号推出后续 3 条以上指令。 （表格行数不够请自行增加）节拍 指令码 MRW I80 B 口 A 口 SCI SST SSH DC2 DC1 Y150 IB150 D150 A150请写出由上述表格推出的指令并给出理由。
