指导-组成原理DICE-CP226实验一至五

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1、计算机组成原理实验实验指导DICE-CP226系统概述1.1DICE-CP226特点1、采用总线结构DICE-CP226实验系统使用三组总线即地址总线ABUS、数据总线DBUS、指令总线IBUS和控制信号，CPU、主存、外设和管理单片机等部件之间通过外部数据总线传输，CPU内部则通过内部数据总线传输信息。各部件之间，通过三态缓冲器作接口连接。2、计算机功能模块化设计DICE-CP2226为实验者提供运算器模块ALU，众多寄存器模块（A，W，IA，ST，MAR，R0…R3等），程序计数器模块PC，指令部件模块IR，主存模块EM，微程序控制模块〈控存〉uM，微地址计数器模

2、块UPC，组合逻辑控制模块及I/O等控制模块。各模块间的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，模块内各芯片间数据通路也已连好，各模块的控制信号及必要的输出信号已被引出到主板插孔，供实验者按自己的设计进行连接。3、智能化控制系统在单片机监控下，管理模型机运行和读写，当模型机停机时，实验者可通过系统键盘，读写主存或控存指定单元的内容，使模型机实现在线开发。模型机运行时，系统提供单步一条微指令（微单步）、单步一条机器指令（程单步），连续运行程序及无限止暂停等调试手段，能动态跟踪数据，流向、捕捉各种控制信息。4、提供两种实验模式①手动运行“Hand……”：通过拨动开关

3、和发光二极管二进制电平显示，支持最底层的手动操作方式的输入/输出和机器调试。②自动运行：通过系统键盘及液晶显示器或PC机，直接接输入或编译装载用户程序<机器码程序和微程序>，实现微程序控制运行。5、开放性设计运算器采用了EDA技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，可自行重新设计并通过JTAG口下载。用户还可以设计自己的指令/微指令系统。系统中已带三套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。系统的数据线、地址线、控制线均在总线接口区引出，并设计了40芯锁进插座

4、，供用户进行RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的扩展实验。6、支持中断实验采用最底层的器件设计，让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。7、支持两种控制器实验系统提供两种控制器方式，即微程序控制器和组合逻辑控制器。8、支持子程序调用、返回、指令流水线和RISC精简指令系统实验。9、配备以Win98/2000/XP为操作平台的集成调试软件包27计算机组成原理实验系统通过RS-232C串行通讯接口与PC机联接，借助PC资源形成了强大的在线文档与图形的动态管理系统，自带编

5、译器，支持汇编语言的编辑、编译、调试，可动态显示数据流向、实时捕捉数据、地址、控制总线的各种信息，使调试过程极为生动形象。1.2实验系统组成CP226计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展单元、总线接口区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、管理单片机、24个按键、字符式LCD、RS232口。1.3实验系统总体结构实验系统由实验箱、PC机、

6、软件三大部分组成。实验箱包含七个部分：1.数据处理部件：有运算单元ALU、累加器A、暂存器W、寄存器组R0-R3、直通门D、左移门L、右移门R、进位标志灯RCy、零标志灯Rz、中断向量寄存器和码健IA、中断请求标志灯REQ、中断响应标志灯ACK、程序计数器PC、指令寄存器IR、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST和存储器EM等经典计算机的基本数据处理部件部件27计算机组成原理实验2.微程序结构部件：有微程序计数器uPC、微程序存储器uM、微程序运行周期指示灯RT1和RT0。它们用于学习微程序结构对指令译码的工作原理。3.组合逻辑结构部件：由（编程）组合逻辑芯片（in-sy

7、stem27计算机组成原理实验IC）LC4256V和它的I/O引脚及指令周期指示灯CT0和CT1组成。用于学习由组合电路构成的指令译码器的工作原理，4.输入通道：有电键和键盘两种形式，是实验中的主要操作部件。电键k0～k15用于人工以电平形式发出控制命令（机器指令），k16～K23用来设定输入数据，这是第三种译码方式，用于学习“译码器”的工作原理。键盘用于以代码形式发出控制命令（针对实验箱提供的两种自动译码方式）和数据，用于学习“机器指令码”的实质，进而学习“程序指令”的控制原理，再进而理解“程序”的控制原理，液晶显示器用于辅助和显示键盘的输入。5.