实验指导书 - 计算机组成原理 - 图文(9)

按下“NEXT”单拍键 3、完成I/O读写操作：

输入/输出接口读（IOW/R=“0”）：将输入/输出接口数据读至通用寄存器堆GR，当外部输入设备控制信号STB=“1”时，允许外部输入设备将数据打入输入/输出接口（改变拨动拨盘开关“十位”或“个位”可改变该数据），通用寄存器堆GR显示值应与外部输入设备输入数据一致。

输入/输出接口写（IOW/R=“1”）：将通用寄存器堆GR中数据写入输入/输出接口，当外部输出设备控制信号BUSY=“0”时，允许输入/输出接口将数据打入外部输出设备，此时外部输出设备显示值应与通用寄存器堆GR显示值一致。

改变K3（S_RA2）、K4（S_RA1）状态，观察R0~R3显示随之改变，表示I/O读操作时外设数据存入R0~R3，I/O写操作时外设数据来自R0~R3。

按下“NEXT”单拍键

4、返回起始位置，可选做其它实验或继续输入/输出实验。

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图5-1 输入输出接口实验流程图

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实验六 数据通路仿真实验

一、实验目的

了解有关指令译码过程，观察ADD、SRR、LD、JMP等指令执行过程中每个节拍产生的微操作控制信号，观察数据传输的通路及流向。

二、实验设备

1、综合硬件公共箱NS-GG1 2、组成原理模型机NS-MX1

三、实验原理

通过改变指令寄存器IR的高2位，选择执行ADD算术逻辑类指令、SRR逻辑移位类指令、LD数据传输类指令或JMP无条件转移指令。本实验主要演示指令寄存器IR指令译码功能、指令执行过程中每个节拍微程序控制器产生的微操作控制信号，通过观察数据传输的通路及流向，加强对计算机中分析指令、执行指令过程的理解。

四、实验步骤

（一）接线

将开关K1、K2接指令寄存器IR的高2位IR7、IR6，开关K3接指令寄存器IR的控制信号E_IR。

公共箱上接线点 组成原理接线点 开关K1、K2 IR7、IR6 开关K3 E_IR （二）操作与观察

当控制开关处在手动状态、“数据通路”实验灯亮时。 按下“NEXT” 单拍键

进入数据通路实验，数据通路实验流程如图6-1所示。

首先将指令操作码打入指令寄存器IR中，由IR的E_IR信号控制。

当E_IR为1，拨动开关K1、K2，观察IR显示值，其高2位IR7、IR6应与开关输入值一致。

同时进行指令译码，根据IR7、IR6的四种组合可能选择执行ADD、SRR、LD、JMP

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四类指令之一。

按下“NEXT” 单拍键

1、IR7、IR6=“00”，ADD算术运算类指令

指令译码器ID产生S_RA2、S_RA1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3。 微程序控制器产生S_A信号，选择通用寄存器堆GR通路。 通用寄存器堆GR中数据（第一操作数）存入ALUA数据暂存器。 按下“NEXT” 单拍键

指令译码器ID产生S_RB2、S_RB1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3。 微程序控制器产生S_B2、S_B1信号，选择通用寄存器堆GR通路。 通用寄存器堆GR中数据（第二操作数）存入ALUB数据暂存器。 按下“NEXT” 单拍键

微程序控制器产生ALUOP3、ALUOP2、ALUOP1信号，控制算术逻辑运算器ALU进行ADD算术运算；产生S_DB信号，将运算结果数据暂存在暂存寄存器TR中；产生W_STATUS信号，将运算结果标志存入状态寄存器PSW中。

按下“NEXT” 单拍键

指令译码器ID产生S_RA2、S_RA1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3，并将最后运算结果数据存入其中。

按下“NEXT” 单拍键

返回起始位置，可选做其它实验或继续数据通路实验。 2、IR7、IR6=“01”，LD数据传输类指令

微程序控制器产生E_P_M/A信号，选择程序计数器PC通路；产生E_A信号，允许将程序计数器PC值打入地址寄存器AR中。

按下“NEXT” 单拍键

地址寄存器AR输出地址，经地址译码后选择存储器M0~M3。 微程序控制器产生MEMR信号，控制存储器进入读操作。 按下“NEXT” 单拍键

地址寄存器AR输出地址，经地址译码后选择存储器M0~M3。

微程序控制器产生MEMR信号，控制存储器进入读操作；产生E_DR（=“0”）信号，允许从存储器中读出数据从外部数据总线ODB进入内部数据总线IDB。

指令译码器ID产生S_RA2、S_RA1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3，并将从存储器中读出的数据存入其中。

按下“NEXT” 单拍键

返回起始位置，可选做其它实验或继续数据通路实验。 3、IR7、IR6=“10”，SRR逻辑移位类指令

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指令译码器ID产生S_RA2、S_RA1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3。 微程序控制器产生S_A信号，选择通用寄存器堆GR通路；产生S_DB信号，允许将通用寄存器堆GR中数据打入暂存寄存器TR中。

按下“NEXT” 单拍键

微程序控制器产生S_R/L信号，控制暂存寄存器中数据进行循环右移操作。 按下“NEXT” 单拍键

指令译码器ID产生S_RA2、S_RA1信号，选择通用寄存器堆GR的R0~R3，并将暂存寄存器TR中输出的数据存入其中。

按下“NEXT” 单拍键

返回起始位置，可选做其它实验或继续数据通路实验。 4、IR7、IR6=“11”，JMP无条件转移类指令

微程序控制器产生E_P_M/A信号，选择程序计数器PC通路；产生E_AR信号，允许将程序计数器PC值打入地址寄存器AR中。

按下“NEXT” 单拍键

地址寄存器AR输出地址，经地址译码后选择存储器M0~M3。 微程序控制器产生MEMR信号，控制存储器进入读操作。 按下“NEXT” 单拍键

地址寄存器AR输出地址，经地址译码后选择存储器M0~M3。

微程序控制器产生MEMR信号，控制存储器进入读操作；产生E_DR（=“0”）信号，允许从存储器中读出数据从外部数据总线ODB进入内部数据总线IDB；产生E_PC信号，并将从存储器中读出的数据存入程序计数器PC中。

按下“NEXT” 单拍键

返回起始位置，可选做其它实验或继续数据通路实验。

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