计算机组成原理实验指导书(毛201111new-201211)(1).doc

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1、计算机组成原理实验指导书2010年9月51目录系统概述2实验一寄存器实验6实验1：A、W寄存器实验7实验2：R0，R1，R2，R3寄存器实验9实验3：MAR地址寄存器，ST堆栈寄存器，OUT输出寄存器12实验二运算器实验15实验三PC实验17实验1：PC+1实验19实验2：PC打入实验19实验四存储器EM实验20实验1：PC/MAR输出地址选择21实验2：存储器EM写实验21实验3：存储器EM读实验22实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验23实验5：使用实验仪小键盘输入EM24实验五微程序存储器uM实验26实验1：微程序存储器uM读出27实验2：使用

2、实验仪小键盘输入uM27实验六微程序计数器uPC实验28实验1：uPC加一实验29实验2：uPC打入实验29实验七模型机综合实验（微程序控制器）31实验1：数据传送实验/输入输出实验31实验2：数据运算实验（加/减/与/或）33实验3：指令流水实验35附录1：CPTH集成开发环境使用38附录2：实验仪键盘使用4351系统概述DJ-CPTH简介DJ-CPTH型计算机组成原理实验系统采用单片机管理和EDA控制技术，自带键盘和液晶显示器，支持脱机和联PC机两种工作模式，运用系统监控和数码管等实时监视，全面动态管理模型机的运行和内部资源。模型机软硬件配置完整，支持8

3、位字长的多种寻址方式，指令丰富，系统支持RS-232C串行通讯，并配有以win98/2000/XP为操作平台的动态跟踪集成调试软件，特别适用于计算机组成原理课程的教学与实验。DJ-CPTH特点1、采用总线结构总线结构的计算机具有结构清晰，扩展方便等优点。DJ-CPTH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，这样一方面增强总线驱动能力，另一方面在模型机停机时，三态门输出浮空，能保

4、证不管模型机的CPU工作是否正常，管理单片机总能读/写主存或控存。2、计算机功能模块化设计DJ-CPTH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

5、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，实时反映模型机现场，使实验者及时了解程序和微程序设计的正确性，便以修改。4、提供两种实验模式①手动运行“Hand……”：即通过拨动开关和观察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

6、行，运用多种调试手段运行用户程序，使实验者对计算机组成原理一目了然。5、开放性设计51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。逻辑控制器由CPLD实现，也可进行重新设计并通过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，供用户进行RAM、8251、8255、8253

7、、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：微程序控制器和组合逻辑控制器。在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并进行调试的操作环境。组合逻辑控制器，已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD工具在PC机上进行自动化设计。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

8、软件包系统支持RS-232C串行通讯，借助PC资源形