组成原理模型机说明书文档.doc

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1、此文档为模型计算机的电路说明文档。共分为四个部分。具体如下：第一部分：ALU，PC及I/O部分1．PC（74LS161）图X-174LS161的计数是同步的，靠CLOCK同时加在四个触发器上而实现的。输入部分D0~D3都接入数据总线，两片74LS161构成八位。MR接总清零信号，当清零脉冲到达时，芯片数据将被擦除；LOAD信号由微控制器在T2时译码给出，高电平有效。LDPC由微控制器在T2时译码给出，高电平有效，当此信号变为高电平并保持到T4时，与门7408输出逻辑值’1’，此时74LS161的CLK引脚获得

2、脉冲。每次获得脉冲将使Ｕ１６中的数据加１，即程序计数器ＰＣ的低４位增１，当低４位自增至１６时产生溢出进位，由RC0向高４位进１；总线上的数据进入74LS161的条件是LOAD信号是高电平且CLK获得脉冲。当ENP、ENT均为高电平时，在时钟脉冲上升沿作用下D0－D3同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。74LS161的ENP、ENT跳变与时钟脉冲无关。图X-274LS245具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。AB/AB为高电平时，A0~A7为数据输入端，B0~B7为数据输出端。CE为片选信

3、号，接信号PC_B，PC_B由微控制器在T2时刻译码产生，当PC_B为高电平且AB/AB为高电平时，数据由DA0~DA7输出至数据总线74LS273是一种带清除功能的8D触发器，D7～D0为数据输入端，Q7～Q0为数据输出端，CLK正脉冲触发，低电平清除，用作8位地址锁存器。2．存储器（6116）6116为此模型机的RAM，用于存放机器指令和操作数，A0~A10为地址线，数据由数据总线至74LS273输入，OE和CE同时接由M17和M16经2-4译码器输出的RAM读写控制信号，WE-R由单片机控制，用于单片机

4、向6116中写入模拟机运行所需的指令及数据。3．寄存器（74LS374）74LS374是数据寄存器，输入端D0~D7与输出端Q0~Q7都接在数据总线上。T4和LDIR同时为高电平的74LS08输出逻辑值1，给CLK一个上升沿的脉冲，此时数据进入寄存器。。RI_B，RS_B，RD_B均由微控制器在T2时译码给出，作74LS374的输出允许信号，低电平有效，此时寄存器中的数据输出至总线。4．ALU（74LS181）74LS181为运算器，左侧的74LS181负责计算低4位，右侧的74LS181负责计算高4位，CN

5、+4为低4位运算产生的进位，设有两个参与运算的8位无符号整数A和B，A和B的低四位分别接左侧74LS181的A0~A3和B0~B3，高四位分别接右侧74LS181的A0~A3和B0~B3。S0~S3控制工作方式。M控制运算是逻辑运算还是算术运算。F0~F3为运算结果的输出，两组构成八位的运算结果。74LS244只具有单向三态功能，只可以输出。A0~A3为数据输入端，Y0~Y7为数据输出端。OE为输出允许信号，接信号ALU_B，ALU_B由微控制器在T2时刻译码产生，当ALU_B为低电平时，数据由Y0~Y3输出

6、至数据总线。5．I/O部分下图为输入部分，其中开关可以控制数据输入，开关由上到下分别为高到低位，SW-B为245选通信号。SW-B为低电平时，数据可输入到总线。下图为LED输出部分。245默认的数据方向为A到B。LED-B为低电平时选中245，使输出有效。第二部分：微控制部分微程序是英国剑桥大学教授M.V.Wilkes在1951年首先提出的，它是实现程序的一种手段,具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。在有微程序的系统中,CPU部有一个控制存储

7、器,用于存放各种机器指令对应的微程序段.当CPU执行机器指令时,会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能.1.控制台转移上图为由控制台输入转移逻辑，通过下图进行转移。00P(4)20KEW(01)PC->ARPC+1INPUT->BUSBUS->DR1DR1->RAMKRD(00)PC->ARPC+1RAM->BUSBUS->DR1DR1->LED212430202220RP(11)2301电路图中包括两个反向器，两个3输入端与非门，两个D触

8、发器以及一个三态门组成。对于该模块，共有6个输入端，分别为SWA，SWB，P（4），微地址的低两位，以及时序产生的T3。反向器U48的作用是对P（4）进行反向，因为P（4）是由微控器经过3-8译码器给出的控制信号，平时为高电平，所以需要经过反向才能符合要求。U57:A和U57:B为两个相同的3输入端与非门，连接D触发器的S端，任意一个输入为0时，输出为1，不影响D触发器，只有当3个输入端均为1时，才