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
运算功能
选择数据源
处理运算结果
数据指示灯
M
S3-S0
RD1-0
RS1-0
CIN
SBUS
LDC
LDZ
DRW
ABUS
D7-D0
A7-A0
B7-B0
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
操作模式
DP SWC SWB SWA
实验功能
1 0 0 0
启动程序运行
1 0 0 1
写存储器
1 0 1 0
读存储器
1 0 1 1
读寄存器
1 1 0 0
写寄存器
1 1 0 1
运算器组成实验
1 1 1 0
双端口存储器实验
1 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
A. 微程序控制器方式
(1)将控制器转换 开关拨到下方微程序位置,将编程 开关设置为正常位置,将开关 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。(操作模式 设为 1101 )
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。按 QD 结束每个操作。( 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,只需写出并解释与相应操作相关的控制信号和数据信号)
微程序控制方式下运算器实验操作序列控制信号
(操作模式 设为 1101 , 以R0=FOH,R1=10H为例 )
步骤 1
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
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。
步骤 2
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
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。
步骤 3
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
进行R1+R2运算
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。
步骤 4
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
进行R1-R2运算
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。
步骤 5
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
进行R1 and R2运算
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。
步骤 6
uA5-uA0
M
S3-S0
CIN
LDC
LDZ
SBUS
DRW
ABUS
RD1-0
RS1-0
进行R1 or R2运算
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,分析每个运算的运算结果、 C 、 Z 标志位 。
微程序控制方式下运算器实验结果数据(操作模式 设为 1101 )
A口
B口
加
减
与
或
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
加
减
与
或
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
加
减
与
或
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
加
减
与
或
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。