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1、实验一：脱机运算器实验实验一：脱机运算器实验 实验目的：实验目的：深入了解 AM2901 运算器的功能与具体用法，2 片 AM2901 的级连方式， 深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。 实验仪器及药品：实验仪器及药品：TEC-2000 实验仪 实验原理及内容：实验原理及内容：步骤：1、将教学机左下方的 5 个拨动开关置为 1XX10（单步、 8 位、脱机） ；先按一下 RESET 按键，再按一下 START 按键，进行初始化。 2、按下表所列操作在 8 位机上进行运算器脱机实验，结果如表所示。其中 D1 取 为 01H，D2 取为 10H；通过两个 12 位的红色微型开关向运算
2、器提供控制倍，通过 8 位数据开关向运算器提供数据（高 8 位的数据开关） ，通过指示灯观察运算结果 及状态标志。 压 START 前压 START 后 运算I0-I8ABSCiSSTSSHALU 输出CZVSALU 输出CZVSD1+0R0011000111不用0000000010001H01H0000D2+0R1011000111不用0001000010010H000010H0000R0+R1R001100000100010000000010011H000021H0000R0-R1R001100100100010000010010001H0000F1H1000R1-R0R101001001
3、0000000101001000FH10000EH1000R0R1R1010110010000000100001000FH10000FH1000R0R1R001110000100010000000010001H100001H1000R0R1R00111100010001000000001000EH100001H1000/（R0R1）R0011111001000100000000100FEH10000EH1001 2*R0R0111000011不用00000000100FEH1001FCH0001R0/2R0101000011不用00000000100FCH00017EH0001 结果分析：由结
4、果可知，只要按 AM2901 芯片功能给出其相应的控制信号，即可 完成相应的功能。另 AM2901 操作周期如下： A、B 口数据锁存 通用寄存器接收即在下降沿时，A、B 口数据锁存器锁存数据，在低电平时通用寄存器接收数据， 因此在压 START 前，ALU 输出为结果，压 START 后，产生高电平到低电平的变 化，此时 ALU 输出的结果存入通用寄存器中，而 ALU 则输出操作再次被执行的 结果，但该结果没有存入通用寄存器中，则下次操作时使用的寄存器值为存入值 （表中表现为压 START 前值） 。 实验二：控制器部件教学实验实验二：控制器部件教学实验 实验目的：实验目的：通过看懂教学计算
5、机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如 ADD、MOV、OUT、MVD、JRC、RET 等指令）的功能、格式和执行流程后，然 后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。 其最终要达到的目的是： 1、深入理解计算机控制器的功能、组成知识 2、深入地学习计算机各类典型指令的执行流程3、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念 4、学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术 实验仪器：实验仪器：TEC-2000 教学计算机 实验内容：实验内容： 1、将教学机左下方的 5 个拨动开关置为 11111（单步、手动置指令、组合逻辑、8 位、联机） 2、
6、按 RESET 键 3、通过高 8 位的数据开关 SWH 置入指令操作码，观察每组基本指令的节拍流程：A 组指令：ADD R0，R1 （1）置 SWH=00000001 （2）按 RESET 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 01100 （3）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 01000 （4）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00000 （5）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00010 （6）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00110 （7）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00100 B 组指令：MVD R
7、0，01H （1）置 SWH=11010000 （2）-（6）同 A 组指令 （7）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00111 （8）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00011 （9）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00001 C 组指令：JC （1）置 SWH=11101010 （2）（6）同 A 组指令 （7） 按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00111 （8）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00011 （9）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00001 （10）按 START 键，节
8、拍指示灯 T4-T0 显示 00100 D 组指令：JMP （1）置 SWH=11111111 （2）（6）同 A 组指令 （7）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00101 （8）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00100 分析：通过以上实验可以看到，复位后每条指令执行需 5 个公共节拍，即复位后指 令寄存器 PC（R5、R4）清零，送指令地址低 8 位，送指令地址高 8 位及取指令， 除此之外，A 组指令需一步完成，B 组指令需三步完成，C 组指令执行节拍不一致， 需 4 步、6 步或 8 步完成，D 组指令需 2 步完成。 4、通过高 8 位的数据开关
9、SWH 置入指令操作码，观察每组扩展指令的节拍流程：A 组指令： ADC R0，R1 （1）置 SWH=01110011 （2）（6）同基本指令公共节拍 （7）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00100 B 组指令：INPT （1）置 SWH=11100010 （2）（6）同基本指令公共节拍 （7）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00111 （8）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00011 （9）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00001 （10）按 START 键，节拍指示灯 T4-T0 显示 00100 分析：扩展指令
10、中，公共节拍与基本指令相同，除公共节拍外，A 组指令需一步完 成，B 组指令需四步完成。 5、单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的控制信号。 （1）置开关 SWH（根据指令编码） （2）先按 RESET 键，再连续按 START 键，观察每一步节拍及控制信号如 下表：A 组指令 节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC2 11001010101010101000110010010000000000 10001010100010001000110010010000000000 0000101010000001000100000110000000
11、010 00101010101010111000100000110000001011 01100010100010000000010000110000000001 0100ADD0000 00011010001000000000000000010000000B 组指令 节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC2 11001010101010101000110010010000000000 10001010100010001000110010010000000000 0000101010000001000100000110000000010 001
12、01010101010111000100000110000001011 01100010100010000000010000110000000001 0111MVD1101 0000101000100010001000001100000000100011MVD1101 0000101010101110001000001100000000110001MVD1101 0000001000000000110001110000000000C 组指令 节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC2 1100101010101010100011001001000
13、0000000 10001010100010001000110010010000000000 0000101010000001000100000110000000010 00101010101010111000100000110000001011 01100010100010000000010000110000000001 0111JC1110 101010101000100010001000001100000000100011JC1110 101010101010101110001000001100000000110001JC11100010100010000000C100010100000
14、000001010 0100JC1110 10101010101010111000110001010001000000D 组指令 节拍指令编码/MIOREQ/WEABSCiSSHI8-6I5-3I2-0SSTDC1DC2 11001010101010101000110010010000000000 10001010100010001000110010010000000000 0000101010000001000100000110000000010 00101010101010111000100000110000001011 0110001010001000000001000011000000
15、0001 0101JMP1111 111110110110101000001100010000000000000100JMP1111 111110110100100000001100010000000000006、选择几条扩展指令，将其控制信号表达式写入 7 片 GAL 中，单步方式下， 通过指示观察扩展的几条扩展指令的控制信号是否与设计的一致。 7、用教学机已实现的基本指令和扩展的几条指令编写程序并运行，测试扩展的 几条指令是否正确。 例：测试 ADC 指令 （1）在 PC 机上运行 PCEC 文件，设置 PC 机的串口为 1 （2）置控制开关为 00111（连续、内存读指令、组合逻辑、8
16、位、联机） （3）按 RESET，再按 START （4）在命令提示符状态下输入：A 2000 （5）从地址 2000H 开始输入下列程序MVD R0，01MVD R1，10STC （6）按回车退出编辑状态 （7）在命令提示符状态下输入：A 2006 （8）在地址 2006H 处输入 RET （9）回车退出编辑状态 （10）用 E 命令输入 ADC R0，R1 的代码 71H，即在命令行提示符状态下输 入：E 2005 （11）输入 71 （12）回车退出编辑状态 （13）用 G 命令运行前面的源程序，在命令行提示符状态下输入：G 2000 （14）运行结果为 R0=12，R1=10 分析：通过结果可验证扩展的正确性，由于扩展指令只有操作码无助记符，因 此不能在 A 命令下输入，只能使用 E 命令在相应的内存地址键入。使用同样的 方法可验证其它扩展的指令。 实验三：存储器部件教学实验实验三：存储器部件教学实验 实验目的：实验目的：通过看懂教学计算机中已经使用
