组成原理实验指导.doc

实验1 联机通讯实验一、实验目的 1.了解TEC-2组成原理实验系统的基本功能构造； 2.掌握TEC-2组成原理实验系统的使用方法。 二、准备1.准备一台PC机。2.把TEC-2组成原理实验在实验台上放好打开；将TEC-2的随机电源放在TEC-2的左侧，并确认电源开关处于关断的位置三、连接电源线1.将TEC-2电源的直流输出插头P8插在TEC-2上板左侧的插座P8上；将TEC-2电源的直流输出插头P9插在TEC-2上板左上侧的插座P9上。2.将TEC-2电源的电源线一端接电源的交流输入插孔，另一端接 220V交流电源接线盒。四、连接TEC-2和PC1.接好随机提供的TEC-2和PC的串口讯电缆，该电缆一端是9孔的插头，另一端是25孔的插头。2.串口通讯电缆的9孔插头接在TEC-2组成原理实验系统的上板左下角V70插座上，25孔插头插在计算机的串口上（COM1 OR COM2）如果PC上没有25针的串口或25针的串口已经被其他设备占用。TEC-2随机提供一个9转25的转换器可以把25的插头转换成9孔的插头。接在9针的串口上。五、TEC-2的初始设置将TEC-2大板下方纽子开关S2-S0拨成100（向上为1 向下为 0）；FS1-FS4拨成1010（向上为1 向下为 0）。将CONT/STEP纽子开关拨到CONT位置六、开机1.打开计算机电源开关，使计算机正常启动2.打开TEC-2电源开关，TEC-2大板左上角一排指示灯亮。七、加载通讯软件。1.用户可以根据联机PC的软硬件配置情况选择以下三种方法之一运行联机通讯软件。l 启动计算机，然后键入： C:/CD TEC-2 C:/TEC-2PCECl 如果计算机有硬盘并且装有WIN9X/NT操作系统，把用户程序盘插入软驱，将软盘中的文件夹“TEC-2”拷贝到C：/盘，点击“开始- 运行”在弹出的窗口中键入：l C：/TEC-2/PCEC正确执行上述操作就会在计算机上出现以下界面：EXPERIMENT COMPUTERIBM_PC SERIES (MS_DOS) ASYNCHRONOUS COMMUNICATION SEND/RECEIVE FILES BETWEEN TEC-2 AND IBM_PCBY COMPUTER ARCHITECTURE LAB. TSINGHUA UNIVERSITY JAN.1994 F10-DISPLAY MIAN MENU ALT F10 -COPY SCREEN TO FILE SCA.TMPRS232 SERIAL PORT NUMBER 1/2:12.用计算机的串口COM1和TEC-2通讯，选择“1”，直接回车； 用计算机的串口COM2和TEC-2通讯，选择“2”，然后按回车键； 此时计算机屏幕上出现以下设置信息： *Baud Rate =9600 bite/secondPrity = NoneStop bit = 1bitCharacter Length =8 bitsCharacter length = 8bitsChange these characters?(N)*此界面的设置为推荐设置，键入“N”键后回车。然后按压TEC-2大板左下角的LDMC/RESET键加载微程序。这时计算机屏幕出现以下截面表示联机成功：*TEC-2 CRT MONITORVersion 5.0，Jan. 1994Computer architecture Lab.，Tsinghua University*此时可以运行TEC-2计算机系统的命令，如U，D，T，P，A等或做TEC-2计算机组成原理的实验. 注意:开机时先开计算机电源，当计算机正常启动后，再打开TEC-2组成原理实验系统的电源;关机时应先关掉TEC-2组成原理实验系统的电源，再关掉计算机的电源.任何时间一定不要带电操作. 实验2 运算器实验深入理解运算器部件的组成、设计、控制与使用等。注： 除特殊说明，实验中所述将某开关置为“1”，表示将开关拨向上， 将某开关置为“0”，即表示将开关拨向下.一、脱机方式 将TEC-2组成原理实验系统功能开关FS4置为“1” 将TEC-2组成原理实验系统主脉冲置为单步方式，即STEP/CONT开关波向STEP一边。(一) 用DO+ORO将立即数DO置入寄存器RO波特率开关数据开关SW2(共12位，最末三位未用)SW1(共12位)MI876MI543MI210未用A口B口SCISSHD15-DO011000111000000000000000AAAAH1. 按上表设置各控制信号(MI8-MI0垂直板元件 V60 SW2，A口，B口，SCI，SSH 为垂直元件V61 SWI) 2. 按上表设置十六为数据开关(为:“AAAAH”即“1010 1010 1010 1010”)3. 按压一次STEP 键后，立即数DO即置入寄存器RO中(二) 用D1+0R1将立即数D1置入寄存器R1波特率开关数据开关SW2(共12位，最末三位未用)SW1(共12位)MI876MI543MI210未用A口B口(R1)SCISSHD15-DO0110001110000000000100005555H1 按上表设置各控制信号(MI8-MI0为垂直板元件V60 ，SW2 ，A口，B口，SCI ，SSH 为垂直板元件V61 SW1)2 按上表设置十六位数据开关(为:“5555H”，即“0101 0101 0101 0101”)3 按压一次STEP 键后，立即数D1即置入寄存器R1中(三) 对RO和R1进行各种算术，逻辑运算可参看下表，将开关S2 S1 S0置于“110”状态时，指示灯将显示ALU的运算结果. SW2SW1按压STEP键前按压STEP键后MI876MI543MI210A口B口ALU输出ALU输出R0+R1R001100000100010000FFFFH5554HR0-R1R001100100100010000AAAAH5555HR0R1R001101100100010000FFFFHFFFFHR0R1R0011100001000100005555H5555HR0+0R0011000011000000005555H5555H二 .联机方式（一） TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态(具体方法见“附件：联机通讯指南”所述)（二） 用“A”命令输入程序 在命令行提示符状态下输入： A800 屏幕将显示：0800：之后继续输入： ;MOV R0 ，AAAAMOV R1 ，5555ADD R0 ，R1SUB R0 ，R10R RO ，R1AND R0 ，R1RET（三） 用“G”命令运行程序在命令行提示符状态下输入：G800执行上面输入的程序（四） 用“R”命令观察运行结果及状态 在命令行提示符状态下输入： R 观察运行结果及状态 屏幕将显示： R0=5555 R1=5555 （五） 用“T”或“P”命令单步执行，用“R”命令观看结果及状态 在命令行提示符状态下输入： T 或 P重复执行第（四）步，观察运行结果及状态实验3 微程序控制器实验实验目的 1.理解掌握计算机各种指令的执行过程； 2.掌握计算机控制器的组成； 3.掌握计算机控制器的设计； 4.理解动态微程序设计的概念。实验内容 设计一条TEC-2组成原理实验系统指令，其功能是把用绝对地址表示的内存单元A的内容与内存单元B的内容相加，结果存放在B单元中把用绝对地址表示的单元ADDR1D的内容与内存单元ADDR2的内容相加，结果存到ADDR2单元中 指令格式：D4XXADDR1ADDR2 功能： ADDR1+ADDR2ADDR2一 微程序PCAR，PC+1PC： 0000 0E00 A0B5 5402MEMAR： 0000 0E00 10F0 0002MEMQ： 0000 0E00 0000 0000PCAR，PC+1PC 0000 0E00 A0B5 5402MEMAR： 0000 0E00 10F0 0002MEM+QQ 0000 0E01 00E0 0000QMEM，CC#=0： 0029 0300 1020 0010二 启动TEC-2组成原理实验系统，进入见空程序状态（具体方法见“附件：联机通讯指南”所述）三 将微码输入到900H开始的内存单元中（一） 用“E”命令输入码在命令行提示符状态下输入：E900 屏幕将显示： 0900： 之后继续输入：（每个数值之间用空格键分开，输入完毕用回车键） 0000 0E00 A0B5 5402 0000 0E00 10F0 0002 0000 0E00 00F0 0000 0000 0E00 A0B55402 0000 0E00 10F0 00020000 0E01 00E0 0000 00290300 1020 0010 （二） 用“D”命令察看输入的微码在命令行提示符状态下输入： D900屏幕将显示： 0900: 0000 0E00 A0B5 5402 0000 0E00 10F0 0002 0908： 0000 0E00 00F0 0000 0000 0E00 A0B5 5402 0910： 0000 0E00 10F0 0002 0000 0E01 00E0 0000 0918： 0029 0300 1020 0010 观察内容是否正确四将微码加载到微控存中 （一）用“A”命令输入加载微码的程序 在命令提示符状态下输入： 0800：之后继续输入：M0V R1，900 ；微码在内存中的首地址M0V R2，7 ；共七条微码指令M0V R3，100 ；微码在微控存中的首地LDMC ；加载微码指令RET （二）用“G”命令输入程序 在命令提示符状态下输入： G800微码便装入起始地址为100H的微控存中五输入程序，运行新指令 （一）用“A”指令提示符状态下输入： A820 屏幕将显示： 0820： 之后继续输入： M0V R0，0023 M0V A00, R0 M0V A01, R0N0PN0PN0PRET （二） 用“E”命令输入新指令 在命令提示符状态下输入： E826 屏幕将显示： 0826： 之后继续输入： D400 0A00 0A01（三） 用“U”命令察看输入的程序在命令提示符状态下输入： U820屏幕将显示： 0820： 2C00 0023 M0V R0，0023 0822： 3400 0A00 M0V 0A00， R0 0824： 3400 0A01 M0V 0A01， R0 0826： D400 DW D400 0827： 0A00 ADC R0， R0 0828： 0A01 ADC R0， R1 0829： AC00 RET .（四） 用“G”命令运行程序 在命令提示符状态下输入：G820六观察运算结果用“D”命令察看运行结果在命令提示符状态下输入： DA00屏幕将显示： 0A00 0023 0046 0A01 单元为0046，即为运算的正确结果.实验4 主存储器扩展实验实验目的1.学习主存储器系统设计、扩展等内容。 2.了解主存工作过程中各信号之间的时序关系。 一、 实验原理电路图二、接线图三、接线（用直径0.2mm的单股导线） （一）输出允许接地 6116芯片（1）、（2）、（3）、（4）右侧/0E均接地（扩展板左上方） （二）接扩展板读、写信号 6116芯片（1）、（2）、（3）、（4）右侧/WE均接/MMW（扩展板左上方） （三）接6116芯片地址总线 A0-A10（6116芯片（1）的左侧）接AB0-AB10（138芯片左侧） （四）6116芯片片选接138译码器 1. 6116芯片（1）、（2）右侧/CS均接/Y0（138芯片左侧） 2. 6116芯片（3）、（4）右侧/CS均接/Y1（138芯片左侧） （五）接138译码器输入 1. AB15接G1（138芯片左侧） 2. AB14接G2B（138芯片左侧） 3. AB13接C（138芯片左侧） 4. AB12接B（138芯片左侧） 5. AB11接A（138芯片左侧） 6. /MERQ接G2A（138芯片左侧） （六）内存扩展板与TEC-2主机相连 将TEC-2组成原理实验系统50芯扁平电缆线与扩展板相连 （注意：50芯扁平电缆线与扩展板方向不要接反，扁平电缆线红线边向上）四、启动TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态（具体方法见“附件：联机通讯指南”所述）五、单步命令实验 （一）从8000H开始的内存单元实验 1. 用“E”命令输入数据 在命令提示符状态下输入： E8000 屏幕将显示： 8000： 之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键） 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9999 2. 用“D”命令察看输入的数据 在命令提示符状态下输入： D8000 屏幕将显示： 8000 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8008 8888 9999 观察是否正确（二） 从8800H开始的内存单元实验 1. 用“E”命令输入数据 在命令行提示符状态下输入： E8800屏幕将显示： 8800：之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键） 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9999 2 用“D”命令查看输入的数据 在命令行提示符状态下输入： D8800屏幕将显示：8800 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8808 8888 9999 . 观察内容是否正确 六、连续程序实验（一） 从8000H开始的内存单元实验1， 用“A”命令输入程序在命令行提示符状态下输入：A800屏幕将显示：0800：之后继续 输入：MOV R0,8000 MOV R1,0000MOV R2,0800MOV R0,R1 INC R0INC R1DEC R2JP NZ,806RET 用“G”命令执行输入的程序在命令行提示符状态下输入： G8002， 用“D”命令察看程序执行的结果在命令行提示符状态下输入： D8000屏幕显示：8000 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 00078008 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F （二） 从8800H开始的内存单元实验1 “A”命令输入程序在命令行提示符状态下输入：A800屏幕将显示0800：之后继续输入：MOV R0， 8800MOV R1， 0000MOV R2， 800MOV R0，R1INC R0INC R1DEC R2JP NZ,806RET2 “G”命令执行输入的程序在命令行提示符状态下输入： G8003 “D”命令察看程序执行的结果在命令行提示符状态下输入D8800 屏幕显示： 8800 0000 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 8808 0008 0009 000A 000B 000C 000D 000E 000F实验5 并行接口电路I/O实验一、实验原理电路图二、接线图三、接线（用直径0.2MM的单股导线） （一） 八位数据开关接至8255芯片的B口PB7接D7PB6接D6 PB5接D5 PB4接D4 PB3接D3 PB2接D2PB1接D1PB0接D0 （二） 8255芯片的A口接至LED显示输入端 PA7接LED7 PA6接LED6 PA5接LED5 PA4接LED4 PA3接LED3 PA2接LED2 PA1接LED1 PA0接LED0 （三） 低八位数据线（扩展实验扳左侧）接至8255芯片的数据线 DB7接D7 DB6接D6 DB5接D5 DB4接D4 DB3接D3 DB2接D2 DB1接D1 DB0接D0（四）接中断向量（扩展实验扳左侧）全为1P2 接VCC（74LS125或74LS00或74LS14（1）或8255芯片的VCC）P1 接VCC（74LS125或74LS00或74LS14（1）或8255芯片的VCC）P0 接VCC（74LS125或74LS00或74LS14（1）或8255芯片的VCC）（五）接复位信号/RESET（宽展实验扳左下部）接 4A（74LS14（1）芯片）4Y（74LS14（1）芯片）接RESET（8255芯片）（六）接8255芯片的寄存器选择信号AB1（扩展实验扳左下侧）接A1（8255芯片）AB0（扩展实验扳左下侧）接A0（8255芯片）（七）接8255芯片的读/写控制信号 LOW（扩展实验扳左侧）接/WR（8255芯片） LOR（扩展实验扳左侧）接/RD（8255芯片）（八）接中断申请信号 INTE （扩展实验扳左上部）接 4B（74LS00芯片） 4A（74LS00芯片）接Q（扩展实验扳右下角） 4Y（74LS00芯片）接/INT（扩展实验扳左上部）（九）接8255芯片的片选信号 3Y（74LS00芯片）接5A（74LS14（1）芯片） 5Y（74LS00（1）芯片）接/CS（8255芯片） 从TEC-2组成原理实验系统垂直板左上角V19插孔的84H处接至3B（74LS00芯片） 从TEC-2组成原理实验系统垂直板左上角V19插孔的86H处接至3A（74LS00芯片） （用两根较长的单股导线连接）（十）I/0扩展板与TEC-2主机相连 将TEC-2组成原理实验系统50芯扁平电缆线与扩展板相连四 动TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态（具体方法见：附件：联机通讯指南“所述）五 实验（一）输入输出I/O实验1)输入程序在命令行提示符状态下输入： A800屏幕将显示： 0800：之后继续输入：MOV R0，8AOUT 87IN 85OUT 84CALL 9BCALL 9BCALL 9BCALL 9FFRET 输入延时子程序 在命令行提示符状态下输入： A9FF 屏幕将显示： 09FF： 之后继续输入： MOV R1，9FFF DEC R1 JPNZ，A01 RET2)将扩展实验板八位数据开关输入置为：0010 0001执行程序在命令行提示符状态下输入： G800屏幕显示：！ 将扩展实验斑八位数据开关输入置为：0010 0011 执行程序 在命令行提示符状态下输入： G800 屏幕显示： #（二） 中断方式输入/输出实验1. 输入主程序 在命令行提示符状态下输入：A850屏幕显示：0850：之后继续输入：MOV R0， 8AOUT 87IN 85MOV R9 60OUT 84CALL 9BCALL 9BCALL 9BCALL 9FFEIINC R0DEC R9JP NZ，856RET输入延时子程序在命令行提示符状态下输入 A9FF屏幕将显示：09FF： 之后继续输入： MOV R1，9FFF DEC R1 JP NZ，A01RET 输入中断服务程序 在命令提示符状态下输入： A888屏幕将显示： 0888之后 继续输入：PUSH R0IN 85OUT 84CALL 9BCALL 9BCALL 9BCALL 9FFPOP R0EIRET 输入中断向量在0FD0-0FD7内存单元置入：888在命令提示符状态下输入：EFD0 屏幕将显示： 0FD0： 之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键）888 888 888 888 888 888 888 888 用D命令察看0FD0-OFD7是否为888在命令提示符状态下输入： DFD0屏幕将显示DFD0888 888 888 888 888 888 888 888 .若安装好则可以运行主程序 2. 运行 在命令提示符状态下输入G850屏幕将显示：！“#.压下微动开关，用微动开关压下形成的中断申请启动中断服务程序，使屏幕显示 ：！ （在扩展实验板八位数据开关输入置为：0010 0001 时） 抬起微动开关，撤去中断，屏幕将返回主程序显示状态实验6 多级中断实验一、实验原理电路图二、接线图三、接线（用直径0.2mm的单股导线） CLK（8214芯片左侧） 接CLK2（实验扩展板左上部） INTE（8214芯片左侧）接INTE（实验扩展板左上部） /R7（8214芯片右侧） 接IRQ7（实验扩展板右侧） /R6（8214芯片右侧） 接IRQ6（实验扩展板右侧） /R5（8214芯片右侧） 接IRQ5（实验扩展板右侧） /B0（8214芯片左侧） 接DB0（实验扩展板左侧） /B1（8214芯片左侧） 接DB1（实验扩展板左侧） /B2（8214芯片左侧） 接DB2（实验扩展板左侧） /SGS（8214芯片左侧）接DB3（实验扩展板左侧） /INT（8214芯片左侧）接4A（74LS14（1）芯片） 4Y（74KS14（1）芯片）接STB（8212芯片左侧） /A0（8214芯片左侧） 接D14（8212芯片左侧） /A1（8214芯片左侧） 接D15（8212芯片右侧） /A2（8214新片左侧） 接D16（8212芯片右侧） ETLG（8214芯片右侧）接VCC（实验扩展板左上部） /ELR（8214芯片左侧）接GND（实验扩展板左上部） /DS1（8212芯片左侧）接/INTA（实验扩展板左侧） MD（8212芯片左侧） 接GND（实验扩展板左上部） /INT（8212芯片右侧）接/INT（实验扩展板左上部） /CLR（8212芯片右侧）接VCC（实验扩展板左上部） DS2（8212芯片右侧） 接VCC（实验扩展板左侧） D04（8212芯片ZUO 4侧）接P0（实验扩展板左侧） D05（8212芯片右侧） 接P1（实验扩展板左C侧） D06（8212芯片右侧） 接P2（实验扩展板左C侧） ECS（8214芯片右侧） 接TEC-2组成原理实验系统垂直板左上角V19插孔的84H处（用根较长的单股导线连接） 将TEC-2组成原理实验系统50芯扁平电缆线与扩展板相连 （注意：50芯扁平电缆线与扩展板方向不要接反，扁平电缆线红线边向上） 四、启动TEC-2组成原理实验系统，进入监控程序状态 （具体方法见“附录：联机通讯指南”所述）五、实验 （一）输入程序 1.输入主程序 在命令提示符状态下输入： A800 屏幕将显示： 0800： 之后继续输入： MOV R0， F ；/B0，/B1，/B2=111，/SGS=1 OUT 84 ；8214，现行状态寄存器组端口为84H MOV R3，R0 ；用R3保留状态副本 MOV R2，F ；显示15个M，常数15送R2 MOV R0，4D ；M的ASCII码 EI ；开中断 CALL 9B ；调用显示符子程序 DEC R2 JP NZ ，809 ；显示15个“M” MOV R0， D ；回车的ASCII码 CALL 9B ；调用显示符子程序 CALL 9FF ；调用延时子程序 MOV R0，A ；换行的ASCII码 CALL 9B ；调用显示符子程序 CALL 9FF ；调用延时子程序 JP 804 ；重复显示M 输入延时子程序 在命令提示符状态下输入： A9FF 屏幕将显示： 09FF： 之后继续输入： MOV R1， 9FFF DEC R1 JP NZ，A01 RET 2. 输入中断服务程序输入最高级中断服务程序 在命令提示符状态下输入： A888 屏幕将显示： 0888： 之后继续输入： PUSH R0 PUSH R1 PUSH R2 PUSH R3 ；保护现场 MOV R0，0 OUT 84 ；装入本级优先权代码 MOV R0，28 ；字符（的ASCII码 CALL 9B ；调用显示字符的子程序 CALL 9FF ；调用延时子程序 MOV R2，F ；R2=15MOV R0，37 ；字符7的ASCII码CALL 9B CALL 9FF DEC R2 JP NZ，899 ；显示15个字符7 MOV R0，29 ；字符（的ASCII码 CALL 9B CALL 9FF POP R3 MOV R0，R3 OUT 84 ；恢复前级的中断优先级 POP R2 POP R1 POP R0 ；恢复现场 EI ；开中断 IRET ；返回中断调用 输入次高级中断服务程序在命令提示符状态下输入： A8DD 屏幕将显示：