第二篇：《计算机组成原理》实验指导书

《计算机组成与结构》

实验指导书

实验二、运算器实验... 1

实验三、微程序控制器实验... 3

实验四       主存储器扩展实验... 6

联机通讯指南... 10

实验二、运算器实验

实验目的：

1. 深入了解AM2901运算器的功能与具体用法4片AM2901的级联方法；

2. 深化运算器部件的组成，设计、控制与使用等；

实验内容：

1.       在脱机方式下，用一些数据实现多种操作，以控制其操作过程与功能，检查所得结果的正确性；

2.       在联机方式下，用一些数据实现多种操作，以控制其操作过程与功能，检查所得结果的正确性；

实验主要步骤：

1. 将TEC—2机功能开关FS4置1（向上拨）。

2. 将TEC—2机运行方式置为单步方式，即step/cont拨向step一边。

3．用D0＋0—>R0将立即数D0置人寄存器R0

拨好上述开关后，按压STEP键一次

4．用D1＋0—>R1将立即数D1置人寄存器R1

拨好上述开关后，按压STEP键一次

5．对R1和R0进行多种算数运算和逻辑运算（当S2S1S0为110 时，显示ALU运算结果，S2S1S0为000时，显示SVZC状态：H25＝S，H26＝V，H27＝Z，H28＝C）

6.其它运算

二．联机方式

1．启动TEC－2机，进入监控程序状态（具体见附件，联机通讯指南）

2．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：

MOV   R0,AAA↙

MOV   R1,5555↙

ADD   R0,R1↙

SUB    R0,R1↙

OR      R0,R1↙

AND   R0,R1↙

RET↙

↙

3.  用“G”命令运行程序

在命令行状态下输入：

G800↙

执行上面的输入的程序

4．用“R”命令观察运行结果及状态

在命令行提示符下输入：

R↙

观察运行结果及状态

屏幕将显示：

R0＝5555   R1＝5555……PC＝0800……

……F＝00000111

0800：2C00       MOV      R0,AAAA

5．  用“T”或“P”命令单步执行，用“R”命令观看结果及状态

在命令行提示符下输入：

T↙

或

P↙

重复执行第四步，观察运行结果及状态

实验三、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．理解掌握计算机控制器的组成

3．理解掌握计算机控制器的设计

2. 理解动态微程序设计的概念；

实验内容：

选定指令操作码，指令格式，设计一条指令，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

实验主要步骤：

1.      指令格式：

功能：(ADDR1)+(ADDR) →ADDR2

2．微程序

PC→AR,PC+1→PC:          0000    0E  00  A0  B5  54  02

MEM→AR:                0000    0E  00  10  F0  00  02

MEM→Q:                 0000    0E  00  00  F0  00  00

PC→AR,PC+1→PC:          0000    0E  00  A0  B5  54  02

MEM→AR:                0000    0E  00  10  F0  00  02

MEM+Q→Q:               0000    0E  01  00  E0  00  00

Q→MEM,CC#=0:             0029    03  00  10  20  00  10

3.启动TEC－2机，进入监控程序状态（具体见附件，联机通讯指南）

4.将微码输入到由900H开始的内存单元中

（1）用“E”命令输入微码

在命令行提示符状态下输入：E900↙

屏幕显示：

0900：

继续输入：

0000  0E00    A0B5    5402    0000

0E00  10F0    0002    0000    0E00

00F0  0000    0000    0E00    A0B5

5402  0000    0E00    10F0    0002

0000  0E01    00E0    0000    0029

0300  1020    0010↙ 

(2)以“D”命令察看输入的微码

在命令行提示符下输入：

D900↙

屏幕显示：

0900    0000    0E00    A0B5    5402    0000    0E00    10F0    0002

0908    0000       0E00    00F0    0000    0000    0E00    A0B5    5402

0910  0000    0E00    10F0    0002    0000    0E01    00E0    0000

0918  0029    0300    1020    0010……

观察内容是否正确

1． 将微码加载到控存中

（1）   用命令“A”输入加载微码的程序

在命令行提示符下输入：

A800↙

屏幕显示：

0800：

继续输入：

MOV    R1,900↙        ;微码在控存中的首地址

MOV    R2,7↙          ；共7条微命令

MOV    R3,100↙        ；微码在控存中的首地址

LDMC↙                 ；加载微码指令

RET↙

↙

（2）   用“G“命令运行加载微码的程序

在命令行提示符下输入：

G800↙

微码被装入起始地址微100H的控存中

2． 输入程序，运行薪指令

（1）   用“A”命令输入程序

在命令行提示符下输入：

A820↙

屏幕显示：

0820：

继续输入：

MOV     R0,0023↙

MOV     [A00],R0↙

MOV     [A01],R0↙

NOP↙

NOP↙

NOP↙   

RET↙

↙

(2)用“E”命令输入新指令

    在命令行提示符状态下输入：

E826↙

屏幕显示：

0826：

继续输入：

D400    0A00    0A01

(3)用“U”命令察看输入的程序

在命令行提示符状态下输入：

U820↙

屏幕显示：

0820：2C00  0023    MOV R0,0023

0822；3400  0A00    MOV [0A00],R0

0824: 3400  0A01    MOV [0A01],R0

0826: D400  DW  D400

0827: 0A00  ADC RO,RO

0828: 0A01  ADC R0,R1

0829:AC00   RET

……

（4）   用“G”命令运行程序

在命令行提示符状态下输入：

G820↙

 

3． 观察运算结果

用“D”命令察看运行结果

在命令行提示符状态下输入：

DA00↙

屏幕显示：

0A00    0023    0046……

0A01单元为0046，即为运算的正确结果

实验四   主存储器扩展实验

实验目的：

1.掌握主存储器系统设计知识

实验内容：

1． 内存数据手工拨入操作，用读出方式检查操作结果的正确性

（1）   读出内存0000H—OOOFH16个内存单元并记录

（2）   写入内存0800H—080FH16个单元数据并读出记录

2． 内存储器扩展实验

实验主要步骤：

1．  用手拨数据方式读写存储器数据

此时：S2S1S0=101      显示地址总线

         S2S1S0=111       显示内部总线（拨入或读出的数据）      

（1）       存储器写  FS1—FS4＝0100  STEP置连续脉冲方式

操作步骤：

①拨好存储器的首地址，按RESET；

②拨入数据，按STEP CLK写入该数据，存储器地址自动加1；

③重复②，连续写入数据。操作时，可以让LED灯在拨入数据时显示内部总线，观察拨入的数据，写入时显示地址总线，观察将要写入的存储器地址

④数据要写入不连续的存储器单元时，转①重新开始

（2）       存储器读   FS1—FS4＝0110  STEP置连续脉冲方式

操作步骤：

①拨好存储器的首地址，按RESET；

②用LED灯显示IＢ总线，观察从存储器读出的数据，或显示AB 总线。观察存储器的地址；　

③每按一次STEP CLK，顺序读出存储单元的内容

④需读不连续的存储器单元时，转①重新开始

2．  存储器扩展实验

(1)    实验原理电路图

(2)    连接图

       （5）单步命令实验

              ①从8000H开始的内存单元实验

a.用“E”命令输入数据

在命令提示符状态下输入:

E8000↙

屏幕显示：

8000：

继续输入：

0000    1111        2222       3333       4444

5555    6666       7777       8888       9999↙

B．用“D”命令察看输入的数据

在命令行提示符状态下输入：

D8000↙

屏幕显示：

8000  0000       1111        2222       3333       4444       5555       6666       7777

8008    8888       9999……

观看内容是否正确

              ②从8800H开始的内存单元实验

                  A．用“E”命令输入数据

在命令提示符状态下输入:

E8800↙

屏幕显示：

8800：

继续输入：

0000    1111        2222       3333       4444

5555    6666       7777       8888       9999↙

B．用“D”命令察看输入的数据

在命令行提示符状态下输入：

D8800↙

屏幕显示：

8800  0000       1111        2222       3333       4444       5555       6666       7777

8808    8888       9999……

观看内容是否正确

        (6)连续程序实验

              ①从8000H开始的内存单元实验

a.用“A”命令输入程序

在命令提示符状态下输入:

A800↙

屏幕显示：

0800：

继续输入：

MOV     R0,8000↙

MOV     R1,0000↙

MOV     R2,800↙

MOV     [R0],R1↙

INC     R0↙

INC     R1↙

DEC     R2↙   

JP      NZ,806↙

RET↙

↙

②用“G”命令执行输入的程序

在命令行提示符状态下输入：

G800↙

③用“D”命令察看程序导的执行结果

在命令行提示符状态下输入：

D8000↙

屏幕显示：

8000   0000       0001       0002       0003       0004       0005       0006       0007

8008      0008       0009       000A      000B       000C       000D      000E       000F

……

②从8800H开始的内存单元实验

a.用“A”命令输入程序

在命令提示符状态下输入:

A800↙

屏幕显示：

0800：

继续输入：

MOV       R0,8800↙

MOV       R1,0000↙

MOV       R2,800↙

MOV       [R0],R1↙

INC       R0↙

INC       R1↙

DEC       R2↙   

JP        NZ,806↙

RET↙

↙

②用“G”命令执行输入的程序

在命令行提示符状态下输入：

G800↙

③用“D”命令察看程序导的执行结果

在命令行提示符状态下输入：

D8800↙

屏幕显示：

8800 0000       0001       0002       0003       0004       0005       0006       0007

8808   0008       0009       000A      000B       000C       000D      000E       000F

……

联机通讯指南

一、准备

1．准备一台PC机

2．把TEC—2在实验台上放好，将TEC－2的随机电源放TEC－2的左侧，确任电源开关处于关断的状态。

二、连接电源线

1．将TEC－2电源的直流输出插头P8插在TEC－2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板左上侧的插座P9上。

（注意：不要接反P8和P9，否则会烧机器和电源）

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。

注意：TEC－2电源的交流电源线必须和计算机的电源线接在同一个有地线的电源接线盒上，以保证两设备共地，否则，可能烧毁电源线或机器。

三、连接TEC－2盒PC

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

注意：TEC－2随机提供多条通讯电缆，请一定正确选用，以免错误连接造成联机失败。

2．把串口通讯电缆的9孔插头接在TEC－2接的上板左下角V70插座上，25孔插头插在计算机的串口上（COM1或COM2）。

如果PC上没有25针的串口或25针的串口已被其它设备占用，用TEC机随机提供的一个9转25的转换器，把25孔的插头转换成9针的插头，接在9针的串口上。

四、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。

五、开机

1．打开计算机电源开关，正常启动计算机

2．打开TEC—2电源开关，TEC－2大板左上角一排指示灯亮。

六、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式之一运行联机通讯软件。

l  起动计算机成功后，出现

C：\KSSYS>D:↙

D：\>CD     TEC-2↙

D：\ TEC-2>PCEC↙

正确执行上述操作就会在计算机屏幕上出现以下界面：

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

 

Experiment   computer←→IBM－PC  series (MS-DOS)

Asynchronous  communication

Send/Receive  file   between    TEC-2  and IBM_PC

BY  Computer   Architecture  Lab.   Tsinghua   Unversity  Jan.1994

F10→Display  Main   Menu

ALT    F10→Copy     Sceen  to File SCA.TMP

RS232   Serial     Port       Number [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COM2TEC－2通讯，选择“2，直接回车；

此时计算机屏幕出现以下设置的信息：

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

             Baud     Rate=9600bits/second

Parity=None

Stop Bit=1Bit

Character Length=8bits

Change these characters?(N)

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

此界面的设置为推荐设置，键入“N”回车。然后按压TEC－2大板左下角的LDMC/RESET键加载微程序。这时计算机屏幕上出现以下界面表示联机成功。

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

TEC－2  CRT       MONITOR

Version 5.0,Jan.1994

Computer Architecture Lab.Tshinghua University

> 

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

此时可以运行TEC－2计算机系统的指令，如U、D、T、P 、A等或做TEC－2计算机组成原理实验。

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

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

0     Return to TEC-2 CRT Monitor

1     Send a file to TEC－2

2     Receive a file from TEC -2

3     Return to PC (MS )-DOS

Enter your choice:[0]

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

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

注意：开机时先开计算机的电源，当计算机正常启动后，再打开TEC－2机的电源；开机时应先关TEC－2机的电源，再关计算机的电源。任何时间一定不要带电操作。