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  • 实验三:脱机运算器实验报告.pdf
    2021-07-16 00:33:37

    大连理工大学

    本科实验报告

    课程名称: 计算机组成原理实验

    学院(系): 软件学院

    专 业: 软件工程

    班 级: 0907 英

    学 号: 200892497

    学生姓名: 刘云伟

    2011 年 3 月 31 日

    大连理工大学实验报告

    学院(系): 软件学院 专业: 软件工程 班级: 0907 英

    姓 名: 刘云伟 学号: 200892497 实验台: 21

    实验时间: 2011.3.31 实验室: C110 成绩:

    指导教师签字:

    实验二:脱机运算器实验

    1. 实验目的:

    (1)理解运算器芯片Am2901 的功能和内部组成,运行中使用的控

    制信号及各自的控制作用;

    (2 )理解4 片Am2901 构成16 位运算器的具体方案,各数据位信号、

    各控制位信号的连接关系;

    (3 )使用24 位微型开关中的23 位控制信号确定运算与处理功能。

    2. 实验平台

    硬件平台:清华大学TEC-XP 实验箱的MACH 部分

    3. 实验要求:(任务)

    (1)了解TEC-XP 运算器基本组件2901 的工作原理;

    (2 )了解TEC-XP 实验箱是如何使用4 片2901 构成16 位运算器;

    (3 )了解并掌握24 位控制开关相应的序列所实现的控制功能;

    (4 )基于以上所学完成ppt 最后要求的实验内容(控制信号表格)。

    控 制 信 号

    预期功能

    I8-6 I5-3 I2-0 SST A 地址B 地址 SCI SSH

    R0←1234 011 000 111 001 不用 0000 00 00

    R9←789F 011 000 111 001 不用 1001 00 00

    R9←R9-R0 011 001 001 001 0000 1001 01 00

    R0←R0+1 011 000 101 001 不用 0000 01 00

    R10←R0 011 000 100 001 0000 1010 00 00

    R9←R9Λ R0 011 100 001 001 0000 1001 00 00

    Q←R9 000 000 100 001 1001 不用 00 00

    Y 的输出

    通用寄存

    运算功 数据组合寄存器 A 端口 B 端口 最低 移位

    控制作用 器接收

    能选择 选择状态接收 地址 地址 位进 控制

    Q 寄存器

    接收

    功能 按START 之前 按START 之后

    Y15-Y C Z V S Y15-Y0 C Z V S

    0

    R0←

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    一、实验目的:

    深入了解AM2901运算器的功能与具体用法。

    深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。

    二、实验设备与器材:

    ~~~~ TEC-XP+教学实验系统

    三、实验说明和原理:

    ~~~~ 脱机运算器实验,是指让运算器从数学计算机整机中脱离出来,此时,他的全部控制与操作均需通过两个12位的卫星开关来完成,这就谈不上执行指令,只能通过开关,案件控制数学机的运算器完成指定的运算功能,并通过指示灯观察运算器结果。

    下面先把前边几讲过的,与该实验直接有关的结论性内容汇总如下。

    一、12位微型开关的具体控制功能分配如下:

    A口,B口地址:送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号:

    I8-I0:选择操作数来源,运算操作功能,选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码:

    SCI,SSH和SST:用于确定运算器最低位的进位输入,移位信号的入/出和怎样处理AM2901产生的状态标志位的结果。

    二、开关位置说明:

    做脱机运算器实验时,要用到提供24位控制信号的微动开关和提供16位数据的拔动开关。微动开关是红色的,一共有三个,一个微动开关可以提供12位的控制信号,三个开关分别标有SWI1 micro switch 、SW2 micro switch 和SW3 micro switch;数据开关是黑色的,左边的标有SWH的是高8位,右边的标有SWL的是低8位。微动开关与控制信号对应关系见表(从左到右):

    8c1daffb701c04cba07377c0c57b5f5b.png

    三、开关检测

    红色微动开关是该实验系统使用寿命最短的器件,开关好坏的检测方法比较简单,用户将五个控制机器工作方式的开关置于“1XX000”,从左面其第二个和第三个的开关处于任意位置,然后将两个未动开关上的24小纽子依次置为1(开关拨到上方为1),看对应的指示灯是否亮,如果有一个或数个指示灯不亮,则一般是开关除了问题。

    四、实验内容:

    在脱机方式下,对于给定指令分析其执行过程中运算步骤,通过对AM2901运算器所需的控制信号的设置,使之完成运算,并核对运算结果。

    五、实验步骤:

    在脱机方式下,通过设置SW1,SW2,SW3各微码字段和数据开关,可实现多种运算。以实现AAAAH->R1为例说明操作过程。

    1、按照下表中的微码和数据开关,对运算器的功能进行设置。操作步骤如下:

    411c26d9505d9ab191e890ddda65a53b.png

    将教学机左下方的5个拨动开关置为11XX00(单步,16位,脱机);先按一下”RESET”按键,再按一下”START”按键,进行初始化.

    通过16个数据开关设置立即数AAAAH。

    通过SW1、SW2、SW3设置各微码。

    按一次START键,立即数XXXXH置入R1,通过显示灯查看按START键后的输出。

    若要进行其他操作:

    (1)程序设置SW1、SW2、SW3数据开关,通过显示灯观察输出。

    (2)然后按START键执行操作。通过显示灯观察按START键后的输出,检查运算结果是否正确。

    接下来,按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:其中,D1取为0101H,D2取为1010H,通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号,通过16位数据开关向运算器提供数据,通过指示灯观察运算结果及状态标志.

    a8f5cddf99c1724eab6d6a1e68961fef.png

    注:用*标记的运算,表示D1,D2的数据是由拨动开关SW给出的,开关给的是二进制的信号,注意二进制和十六进制间的转换.

    六、实验心得:

    ~~~~ 脱机实验操作内容丰富,需要自己看着实验书一步一步的操作,并观察指示灯的显示情况,了解了AM2901运算器的功能。起初因为预习过程中没能仔细的看透知识点,对硬件上的按键和指示灯不太熟悉,总会出现错误的情况,后来认真听老师的讲解和自己不断的尝试后,才能做出正确的答案,通过此次试验,对运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识掌握的更加深刻,为之后学习有很大的帮助.

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    脱机运算器实验报告  理论课教师姓名:李济生实验指导教师:刘万成  组号:19姓名:刘璐学号:  实验目的:  了解脱机操作下AM2901运算器的功能与控制信号的使用,了解运算器AM2901的内部结构及工作时序,观察运算器运算的结果对状态标志的影响。  深入了解AM2901运算器的功能与具体用法,掌握用AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用,观察指令执行的结果对状态标志的影响;了解4片AM2901的级联方式,深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。  实验内容:  1.将教学机左下方的5个拨动开关置为1XXOO;先按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键,进行初始化。  2.接下来,按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:其中D1取为0101H,D2取为1010H;通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号,通过16位数据开关向运算器提供数据,通过指示灯观察运算结果及状态标志。  运算器实验  实验结果分析:    分析:此指令要完成的目的为对R0+R1进行运算后将值赋给R0。B口对应R0,且地址为0000;A口对应R1,且地址为0001。  数据来源为A和B,I2-I0为:001;运算是+,I3-I5为:000;最后的值存储到B口对应的地址并输出,所以I8-I6所选值为011;该式接受ALU的标志位输出的值,所以SST所选值为001;该式执行的加,所以SSHSCI所选值为000。  因为R0=0101,R1=1010,所以按START前ALU的输出值为1111,故输出值为1111。  B口对应R0,且地址为0000;只有R0一个值A口不用。  数据来源为B,I2-I0为:011;I3-I5取加法:000;最后的值存储到B口  对应的地址并输出,所以I8-I6所选值为111;左移操作,另三个标志不变,所以SST所选值为110;SSHSCI用于逻辑移位指令,所选值为000。  因为R0=FEFE,实现逻辑左移后补0,所以按START之前R0为FEFE,按START后R0变为FDFC。  运算器实验  实验步骤:  将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX00;先按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键,进行初始化。接下来,按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验,将结果填入表中:  实验结果分析:  B口对应R0,且地址为0000;只有R0一个值A口不用。  数据来源为D,I2-I0为:111;I3-I5取加法即加0:000;最后的值存储到B口对应的地址并输出,所以I8-I6所选值为011;接受ALU的标志位输出的值,所以SST选001;SSHSCI相当加法,所选值为000。因为将FFFF赋值给R0,输出为FFFF。  B口对应R7,且地址为0111;只有R7一个值A口不用。  数据来源为B,I2-I0为:011;I3-I5取加法即加0:000;最后的值放入Q寄存器并输出,所以I8-I6所选值为000;接受ALU的标志位输出的值,所以SST选001;SSHSCI相当加法,所选值为000。  因为R7为7777,输出为7777。  思考题:  分析R1-R2→R2和R6-R7→R6的结果,并说明操作控制的区别。1)  分析:此指令要完成的目的为对R1-R2进行运算后将值赋给R2。B口对应R2,且地址为0010;A口对应R1,且地址为0001。  数据来源为A和B,I2-I0为:001;运算是R-S,I3-I5为:010;最后的值存储到B口对应的地址并输出,所以I8-I6所选值为011;该式接受ALU的标志位输出的值,所以SST所选值为001;该式执行的加,所以SSHSCI所选值为001。因为R1=FFFF,R1=0001,所以按START前ALU的输出值为FFFE。B口对应R2,且地址为0110;A口对应R1,且地址为0111。因为最后的值存储到B口多对应的地址并输出,所以I8-I6所选值为011;运算是S-R,I3-I5为:001;数据来源是A和B,所以I2-I0所选值为001。该式接受ALU的标志位输出的值,所以SST所选值为001;该式执行的减,所以SSHSCI所选值为001。  因为R6=DDDD,R7=7777,所以按START前ALU的输出值为6666,故输出值为6666。3)  区别:R1-R2→R2的是R-S,所以I5-I3所选值为010,R6-R7→R6的是S-R,所以I5-I3所选值为001。  分析R8+1→R8与R5→Y同时R5+1→R5的结果,并说明操作控制的区别。  分析:此指令要完成的目的是R8自加1,存储到B口多对应的地址并输出。B口对

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    实验一.脱机运算器部件实验

    一、教学计算机的通电启动和关闭操作

    1.教学计算机系统通电启动的操作步骤:

    (1) 准备一台串行接口运行正常的PC机;

    (2) 将TH-union计原16放在实验台上,打开实验箱的盖子,确定电源处于断开状态;

    (3) 将黑色的电源线一端接220V交流电源,另一端插在计原16实验箱的电源插座;

    (4) 取出通讯线,将通讯线的9芯插头接在计原16实验箱后板上左侧位置的串口插座,另一端接到PC机的串口上;

    (5) 将计原16实验系统左下方的五个黑色的功能控制开关置于00010的位置(连续、内存读指令、微程序、联机、16位),开关拨向上方表示“1”,拨向下方表示“0”;

    (6) 接通电源,船形开关和5V电源指示灯亮。

    (7) 在PC机上运行PCEC16.EXE文件,根据使用的PC机的串口情况选“1”或“2”,其它的设置一般不用改动,直接回车即可。(具体步骤附后)

    (8) 按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键,PC机屏幕上显示:

    TH-union CRT MONITOR

    Version 1.0 April 2001

    Computer Architectur Lab., Tsinghua University

    Programmed by He Jia

    >

    这个版权信息显示出来之后,表示教学机已经进入正常运行状态,等待输入监控命令。 实验注意事项:

    1. 连接电源线和通讯线前TH-union计原16实验系统的电源开关一定要处于断开状态,否则可能损坏教学计算机系统的或PC机的串行接口电路;

    2. 五个黑色控制开关的功能示意图如下:

    开关位置,自左向右共5个,分别控制

    1 2 3 4 5

    向上拨:单步 手工拨指令 组合逻辑 运算器联机 8位

    向上拨:连续 读内存指令 微程序 运算器脱机 16位

    几种常用的工作方式,(开关向上拨表示为1,向下拨表示0) 工作方式 功能开关状态

    连续运行程序、硬连线控制器、联机、16位机 00110

    连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机 00010

    单步、手拨指令、硬连线控制器、联机、16位机 11110

    单步、手拨指令、微程序控制器、联机、16位机 11010

    单步、脱机运算器实验、16位机 10000

    2.关闭教学计算机系统

    在需要关闭教学计算机系统时,应首先通过安装在机箱右侧板上的开关关闭交流电源,教学机上的全部指示灯都会熄灭。(在需要时,还可以拨掉交流电源连线,断开教学计算机和PC机的串行接口连线),收拾好实验设备并盖好机箱的箱盖。

    3.运行仿真终端程序的操作步骤:

    1. 在PC机上建一个文件夹TH-union计原16(若原来已有则不必重建);

    2. 若PCEC16程序尚未拷入,将其拷贝到在用户硬盘中刚建的文件夹里;

    3. 双击PCEC16图标,出现如图所示的界面:

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