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实验1 运算器组成

一、实验目的及要求

实验目的:

(1)熟悉TEC-8模型计算机节拍脉冲T1\T2\T3

(2)熟悉TEC-8模型机双端口通用寄存器组的读写操作

(3)熟悉TEC-8模型机运算器的数据传输通道

(4)验证74181的加减或功能

(5)根据给定数据完成几个指定的算术和逻辑操作

实验要求:

(1)熟悉运算器的数据传输通道及其功能特性。

(2)做好实验预习,按要求提前填写实验步骤中的表格。

二、实验内容(包括题目、调试过程、调试结果及分析)

1.实验设备:TEC-8实验系统

2.实验电路

(1)实验电路框图由运算器组成

(2)运算器控制信号和数据信号

选择送往A端口的寄存器

1-逻辑运算

0-算术运算

算术加/减

逻辑与/或

选择送往B端口的寄存器

低进位输入

开关数据送往DBUS

保存C标志

保存Z标志

在T3上升沿写入RD1-RD0指定寄存器

ALU运算结果送往DBUS

数据总线DBUS上的数据

ALU A端口数据

ALU B端口数据

备注:对于M、S3-0等控制信号,实验箱上直接提供了指示灯。

对于RD1-0和RS1-0这4个信号,在微程序控制器控制方式下会在SEL3-0指示灯上显示。

(3)操作模式

0 0 0

启动程序运行

0 0 1

写存储器

0 1 0

读存储器

0 1 1

读寄存器

1 0 0

写寄存器

1 1 0

双端口存储器实验

1 1 1

数据通路实验

3.实验任务

(1)熟悉写运算器内部寄存器的控制信号和让运算器内部的ALU做加、减、与、或运算时的控制信号

(2)理解微程序控制器方式下,验证运算器对下述6组数据进行加、减、与、或运算。

①A=0F0H,B=10H ②A=0FFH,B=0AAH

③A=10H,B=0F0H ④A=55H,B=0AAH

⑤A=03H,B=05H ⑥A=0C5H,B=61H

⑦A=0AH,B=0AH

4.实验步骤

(1)将开关拨到下方微程序位置,将开关设置为正常位置,将DP拨到向上位置打开电源。

(2)理解运算器执行加、减、与、或运算的控制信号

在微程序控制器方式下,计算机的操作依次为:复位 -> 通过数据开关设置R0 -> 通过数据开关设置R1→  R0 + R1→ R0 - R1→  R0 and R1→  R0 or R1,请分析每个运算器控制信号的作用。(

a) 按下CLR复位键,注意此时uA5-uA0全灭,再按QD键。

b) 请预先填写下列表格内容,在实验箱上验证所写信号是否正确。如果不一致,请分析原因。表中需写出每个操作步骤相关控制信号的0/1取值,并解释该步骤所执行的操作、实验现象,

微程序控制方式下运算器实验操作序列控制信号

开关拨数设置R0

0BH

0

0000

0

0

0

1

1

0

00

01

实验操作及现象解释:

实验操作:当指示灯uA5--uA0显示0BH时,在数据开关S70~SD0上设置R0。在数据总线DBUS指示灯D7~D0 上可以看到数据是否设置正确,发现错误需及时改正。设置数据正确后,按一次QD按钮,将SD7~SD0上的数据写入R0,进入下一步。

现象解释:设置R0时,74LS181不需要运转,因此它的指示灯全为0;SBUS=1表示数据可以送往DBUS;DRW=1表示允许数据写入到寄存器;ABUS=0表示禁止将ALU运算结果送往DBUS;RD1-RD0值取00表示选择R0的数据送往A端口,RS1-RS0值取01表示选择R1的数据送往B端口。

开关拨数设置R1

15H

0

0000

0

0

0

1

1

0

01

00

实验操作及现象解释:

实验操作:在数据开关S70~SD0上设置R1。设置数据正确后,按一次QD按钮,将SD7~SD0上的数据写入R1,进入下一步。

现象解释:指示灯uA5--uA0显示15H,这时R0已经写,在指示灯B7~B0上可以观察到设置的R0数值;设置R1时,74LS181不需要运转,因此它的指示灯全为0;SBUS=1表示数据可以送往DBUS;DRW=1表示允许数据写入到寄存器;ABUS=0表示禁止将ALU运算结果送往DBUS;RD1-RD0值取01表示选择R1的数据送往A端口,RS1-RS0值取00表示选择R0的数据送往B端口。

16H

0

1001

1

1

1

0

0

1

00

01

实验操作及现象解释:

实验操作:观察并记录加法结果和相应的指示灯信息,完成后按一次QD按钮,进入下一步。

现象解释:指示灯uA5--uA0显示16H。指示灯A7~A0显示被加数R0,指示灯B0~B7显示加数R1,D7~D0指示灯显示运行结果R0+R1;M=0表示算数运算,S3~S0=1001表示进行的加法运算,CIN=1表示低进位输入,LDC=1表示保存C标志,LDZ=1表示保存Z标志;SBUS=0表示数据不可以送往DBUS;DRW=0表示不允许数据写入到寄存器,此时RD1-0与RS1-0信号无意义;ABUS=1表示允许将ALU运算结果送往DBUS。

17H

0

0110

0

1

1

0

0

1

00

01

实验操作及现象解释:

实验操作:观察并记录减法结果和相应的指示灯信息,完成后按一次QD按钮,进入下一步。

现象解释:指示灯uA5--uA0显示17H。指示灯A7~A0显示被减数R0,指示灯B0~B7显示减数R1,D7~D0指示灯显示运行结果R0-R1;M=0表示算数运算,S3~S0=0110表示进行的减法运算,CIN=0表示低位不进位输入,LDC=1表示保存C标志,LDZ=1表示保存Z标志;SBUS=0表示数据不可以送往DBUS;DRW=0表示不允许数据写入到寄存器,此时RD1-0与RS1-0信号无意义;ABUS=1表示允许将ALU运算结果送往DBUS。

18H

1

1011

0

0

1

0

0

1

00

01

实验操作及现象解释:

实验操作:观察并记录与运算结果和相应的指示灯信息,完成后按一次QD按钮,进入下一步。

现象解释:指示灯uA5--uA0显示18H。指示灯A7~A0显示R0,指示灯B0~B7显示R1,D7~D0指示灯显示运行结果R0 and R1;M=1表示逻辑运算,S3~S0=1011表示进行与逻辑运算,CIN=0表示低位不进位输入,LDC=0表示不保存C标志,LDZ=1表示保存Z标志;SBUS=0表示数据不可以送往DBUS;DRW=0表示不允许数据写入到寄存器,此时RD1-0与RS1-0信号无意义;ABUS=1表示允许将ALU运算结果送往DBUS。

19H

1

1110

0

0

1

0

0

1

00

01

实验操作及现象解释:

实验操作:观察并记录或运算结果和相应的指示灯信息,完成后按一次QD按钮,进入下一步。

现象解释:指示灯uA5--uA0显示19H。指示灯A7~A0显示R0,指示灯B0~B7显示R1,D7~D0指示灯显示运行结果R0 or R1;M=1表示逻辑运算,S3~S0=1110表示进行的或运算,CIN=0表示低位不进位输入,LDC=0表示保存C标志,LDZ=1表示保存Z标志;SBUS=0表示数据不可以送往DBUS;DRW=0表示不允许数据写入到寄存器,此时RD1-0与RS1-0信号无意义;ABUS=1表示允许将ALU运算结果送往DBUS。

(3)验证运算器的加、减、与、或运算功能

请预先填好下列表格,并在实验箱上验证所写的数据结果、C、Z标志输出是否正确,

微程序控制方式下运算器实验结果数据(

A口

B口

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

0F0H

10H

00H

1

1

E0H

1

0

10H

1

0

0F0H

1

0

实验操作及现象解释:

实验操作:在微程序控制器方式下,计算机的操作依次为:复位 -> 通过数据开关设置R0(A) -> 通过数据开关设置R1(B)→  R0 + R1→ R0 - R1→  R0 and R1 →  R0 or R1;通过按钮QD进行下一步。

现象解释:

加:C=1表示0F0H+10H产生了进位,Z=1表示0F0H+10H的结果为0;

减:C=1表示0F0H-10H够减,即前者大于后者,Z=0表示0F0H-10H的结果不为0;

与:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示0F0H and 10H的结果不为0;

或:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示0F0H or 10H的结果不为0。

A口

B口

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

0FFH

0AAH

A9H

1

0

55H

1

0

AAH

1

0

FFH

1

0

实验操作及现象解释:

实验操作:在微程序控制器方式下,计算机的操作依次为:复位 -> 通过数据开关设置R0(A) -> 通过数据开关设置R1(B)→  R0 + R1→ R0 - R1→  R0 and R1 →  R0 or R1;通过按钮QD进行下一步。

现象解释:

加:C=1表示两数相加产生了进位,Z=0表示两数相加的结果不为0;

减:C=1表示两数相减够减,即前者大于后者,Z=0表示两数相减的结果不为0;

与:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示两数相与的结果不为0;

或:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示两数相或的结果不为0。

A口

B口

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

10H

0F0H

00H

1

1

20H

0

0

10H

0

0

F0H

0

0

实验操作及现象解释:

实验操作:在微程序控制器方式下,计算机的操作依次为:复位 -> 通过数据开关设置R0(A) -> 通过数据开关设置R1(B)→  R0 + R1→ R0 - R1→  R0 and R1 →  R0 or R1;通过按钮QD进行下一步。

现象解释:

加:C=1表示两数相加产生了进位,Z=1表示两数相加的结果为0;

减:C=0表示两数相减不够减,即前者小于后者,Z=0表示两数相减的结果不为0;

与:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示两数相与的结果不为0;

或:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示两数相或的结果不为0。

A口

B口

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

55H

0AAH

FFH

0

0

ABH

0

0

00H

0

1

FFH

0

0

实验操作及现象解释:

实验操作:在微程序控制器方式下,计算机的操作依次为:复位 -> 通过数据开关设置R0(A) -> 通过数据开关设置R1(B)→  R0 + R1→ R0 - R1→  R0 and R1 →  R0 or R1;通过按钮QD进行下一步。

现象解释:

加:C=0表示两数相加没有产生进位,Z=0表示两数相加的结果不为0;

减:C=0表示两数相减不够减,即前者小于后者,Z=0表示两数相减的结果不为0;

与:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=1表示两数相与的结果为0;

或:进行逻辑运算时,C指示灯保持不变,Z=0表示两数相或的结果不为0。

A口

B口

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

数据结果

C

Z

03H

05H

08H

0

0

FEH

0

0

01H

0

0

07H

0

0

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