目錄14433實驗1運算器實驗 2115941.1實驗目的 2119281.2實驗要求 2189451.3實驗原理 270321.4實驗內容與步驟 3304451.5實驗結果 510731.6思考與分析 64078實驗2存儲器實驗 8232412.1實驗目的 8220052.2實驗要求 880402.3實驗原理 8265222.4實驗內容與步驟 10248482.5實驗結果 12326352.6思考與分析 1316643實驗3微程序控制器實驗 14119093.1實驗目的 14303053.2實驗要求 14147413.3實驗原理 14316953.4實驗內容與步驟 18156363.5實驗結果 2079623.6思考與分析 213706實驗4簡單模型機實驗 23110634.1實驗目的 23212094.2實驗要求 23263894.3實驗原理 23150784.4實驗內容與步驟 27143564.5實驗結果 3061654.6思考與分析 32實驗1運算器實驗實驗目的1）掌握算術邏輯運算單元的工作原理。2）熟悉簡單運算器的電路組成。3）熟悉4位運算功能發生器（74LS181）的算術、邏輯運算功能。1.2實驗要求1）做好實驗預習，看懂電路圖，熟悉實驗中所用芯片各引腳的功能和連接方法。2）按照實驗內容與步驟的要求，認真仔細地完成實驗。3）寫出實驗報告。1.3實驗原理運算器實驗電路如圖2.1所示。兩片4位的74LS181構成了8位字長的ALU。兩個8位的74LS273作為工作寄存器DR1和DR2，用于暫存參與運算的操作數。參與運算的數據由數據開關通過三態門74LS245送入工作寄存器，ALU的運算結果也通過三態門74LS245發送到數據顯示燈上。參與運算的操作數由SW7~SW0共8個二進制開關來設置，當SW-BUS=0時，數據通過三態門74LS245輸出到DR1和DR2。DR1接ALU的A輸入端口，DR2接ALU的B輸入端口。在P1的上升沿將數據打入DR1，送至74LS181的A輸入端口；在P2的上升沿將數據打入DR2，送至74LS181的B輸入端口。ALU由兩片74LS181構成，其中74LS181(1)做低4位算術邏輯運算，74LS181(2)做高4位算術邏輯運算，74LS181(1)的進位輸出信號Cn+4與74LS181(2)的進位輸入信號Cn相連，兩片74LS181的控制信號S3~S0、M分別相連。運算結果通過一個三態門74LS245輸出到數據顯示燈上。另外，74LS181(2)的進位輸出信號Cn+4可另接一個指示燈，用于顯示運算器進位標志信號狀態。1.4實驗內容與步驟運行虛擬實驗系統，按照圖2.1繪制運算器實驗電路，生成實驗電路如圖2.2所示：圖2.2進行電路預設置，具體步驟如下：1）將ALU-BUS設為高電平，關閉ALU輸出端的三態門；2）將兩片74LS273的MR都設為高電平，否則74LS273會一直處于清零狀態。3.打開電源開關。4.設置SW7~SW0向DR1和DR2置數。以DR1=65H，DR2=A7H為例，具體步驟如下：1）將SW-BUS置0，打開數據輸入端的三態門；2）將數據開關的SW7~SW0置為01100101；3）發出P1單脈沖信號，在P1的上升沿，數據打入寄存器DR1；4）將數據開關的SW7~SW0置為10100111；5）發出P2單脈沖信號，在P2的上升沿，數據打入寄存器DR2。6）將SW-BUS置1，關閉數據輸入端的三態門；5.檢驗DR1和DR2中存的數是否正確。其具體操作如下：1）ALU-BUS=0，打開ALU輸出端的三態門；2）設置Cn=1，ALU無進位輸入；3）將S3、S2、S1、S0、M置為00000，指示燈應顯示DR1中數據01100101；4）將S3、S2、S1、S0、M置為10101，指示燈應顯示DR2中數據10100111。6.驗證74LS181的算術運算和邏輯運算功能（采用正邏輯）。在給定DR1=65H，DR2=A7H的情況下，改變運算器的功能模式，觀察運算器的輸出，并填入表2-1，并和理論值進行比較、驗證。1.5實驗結果表1-1運算器功能驗證工作模式選擇S3S2S1S0算術運算（M=0）（Cn=1無進位）邏輯運算（M=1）功能輸出值（16進制）功能輸出值（16進制）0000A65H9AH0001A+BE7H18H00107DH82H00110minus1FFHLogical00H0100AplusA5HDAH0101(A+B)plus27H58H0110AminusBminus1BDHA⊕BC2H0111minus13FH40H1000AplusAB8AHBFH1001AplusBCH3DH1010()plusABA2HBA7H1011ABminus124HAB25H1100AplusACAHLogical1FFH1101(A+B)plusA4CH7DH1110()plusAE2HA+BE7H1111Aminus164HA65H注意：A和B分別表示參與運算的兩個數，“+”表示邏輯或，“plus”表示算術求和1.6思考與分析1.運算器主要由哪些器件組成？這些器件是怎樣連接的？運算器是由算術邏輯單元(ALU)、累加寄存器、數據緩沖寄存器和狀態條件寄存器組成。2.芯片74LS181沒有減法：AminusB的指令，怎樣實現減法功能？在減法運算時,可用減法取反碼運算后用加法器實現。3.74LS181有哪兩種級聯方法？分別要用到哪些引腳？哪一種速度更快？第一種是單級先行進位的ALU用四片74181構成的16位行波進位的ALU，第二種為兩級先行進位的ALU，分別是用四片74181構成的16位行波進位的ALU和用四片74181和一片74182構成的16位并行ALU，第二種速度更快。

實驗2存儲器實驗2.1實驗目的（1）掌握靜態隨機存儲器RAM的工作特性（2）掌握靜態隨機存儲器RAM的讀寫方法。2.2實驗要求（1）做好實驗預習，熟悉MEMORY6116芯片各引腳的功能和連接方式，熟悉其他實驗元器件的功能特性和使用方法，看懂電路圖。（2）按照實驗內容與步驟的要求，認真仔細地完成實驗。（3）寫出實驗報告。2.3實驗原理實驗所用的半導體靜態存儲器電路如圖2.1所示。數據開關(SW7-SW0)用于設置讀寫地址和欲寫入存儲器的數據，經三態門74LS245與總線相連，通過總線把地址發送至AR，或把欲寫入的數據發送至存儲器芯片。靜態存儲器由一片6116(2K×8)構成，但地址輸入引腳A8~A10接地，因此實際存儲容量為256字節，其余地址引腳A0~A7與AR相連,，讀和寫的地址均由AR給出。6116的數據引腳為輸入、輸出雙向引腳，與總線相連，既可從總線輸入欲寫的數據，也可以通過總線輸出數據到數據燈顯示。共使用了兩組顯示燈，一組顯示從存儲器讀出的數據，另一組顯示存儲單元的地址。 6116有三根控制線，為片選線，為讀線，為寫線，三者的有效電平均為低電平。當片選信號有效時，=0時進行讀操作，=0進行寫操作，本實驗將接地，在此情況下，當=0、=1時進行讀操作；當=0、=0時進行寫操作。由于6116的信號是由WE控制信號與P1進行與非運算得來的，因此，WE=1時為寫操作，其寫時間與P1脈沖寬度一致。讀數據時，在數據開關上設置好要讀的存儲單元地址，并打開三態門74LS245，LDAR置1，發出一個P2脈沖，將地址送入6116，設置6116為讀操作，即可讀出數據并在數據燈上顯示。寫數據時，先在數據開關上設置好要寫的存儲單元地址，并打開三態門74LS245，LDAR置1，發出一個P2脈沖，將地址送入6116，然后在數據開關上設置好要寫的數據，確保三態門打開，設置6116為寫操作，發出一個P1脈沖，即可將數據寫入。另外，圖2.1中尾巴上帶加粗標記的線條為控制信號線，其余為數據線。實驗電路中涉及的控制信號如下：1）：6116片選信號，為0時6116正常工作。2）：存儲器讀信號，=0，=0時為讀操作，實驗中將其接地，恒置為0。3）WE：寫信號，=0，在恒為0的情況下，WE=1為寫操作，WE=0為讀操作。4）P1：脈沖信號，當WE=1、P1=1時，6116進行寫操作。5）LDAR：對地址寄存器AR進行加載的控制信號，LDAR=1時為加載狀態。6）P2：脈沖信號，當LDAR=1時，在上升沿將地址載入AR.74LS273觸發器在時鐘輸入為高電平或低電平時，輸入端的信號不影響輸出，僅僅在時鐘脈沖的上升沿，輸入端數據才發送到輸出端，同時將數據鎖存。7）：開關輸出三態門使能信號，為0時將74LS245輸入引腳的值從輸出引腳輸出，即將SW7~SW0數據發送到數據總線。2.4實驗內容與步驟運行虛擬實驗系統，從左邊的實驗設備列表選取所需組件拖到工作區中，按照圖2.1所示組建實驗電路，得到如圖2.2所示的實驗電路。注意：圖2.2中沒有使用總線，元器件通過兩兩之間連線實現彼此連接。當然，實驗時也可以選用總線來連接器件。進行電路預設置，具體步驟如下：將74LS273的置1，AR不清零；=1，RAM6116未片選；=1，三態門關閉。打開電源開關。存儲器寫操作。向01H、02H、03H、04H、05H存儲單元分別寫入十六進制數據11H、12H、13H、14H、15H，具體操作步驟如下(以向01號單元寫入11H為例)：將SW7~SW0置為00000001，=0，打開三態門，將地址送入BUS；LDAR=1，發出P2單脈沖信號，在P2的上升沿將BUS上的地址存入AR，可通過觀察AR所連接的地址燈來查看地址，=1關閉三態門；=0，WE=1，6116寫操作準備（注意：此時=1，因而會讀出此地址原有數據）；將SW7~SW0置為00010001，=0，打開三態門，將數據送入BUS；發出P1單脈沖信號，在P1的上升沿將BUS上的數據00010001寫入RAM的01地址；=1，6116暫停工作，=1關閉三態門。按上述步驟完成02H、03H、04H、05H存儲單元相應數據的存儲。提示：可以使用“工具”菜單中的“存儲器芯片設置”實時查看存儲器芯片中的數據。注意本虛擬實驗系統中的6116芯片中預存了一些代碼和數據。存儲器讀操作。依次讀出01H、02H、03H、04H、05H單元中的內容，觀察上述單元中的內容是否與前面寫入的一致。具體操作步驟如下（以從01號單元讀出數據11H為例）：將SW7~SW0置為00000001，=0，打開三態門，將地址送入BUS；LDAR=1，發出P2單脈沖信號，在P2的上升沿將BUS上的地址存入AR中，可通過觀察AR所連接的地址燈來查看地址，=1，關閉三態門；=0，WE=0，6116進行讀操作，觀察數據燈是否為先前寫入的00010001；=1，6116暫停工作。2.5實驗結果（1）從05號單元讀出數據15H時的實驗電路截圖；（2）通過“工具”菜單中的“存儲器芯片設置”查看存儲器芯片中數據時的界面截圖。2.6思考與分析1.靜態半導體存儲器與動態半導體存儲器的主要區別是什么？靜態RAM（SRAM）速度非常快，只要電源存在內容就不會自動消失。集成度相對較低，功耗也較大。一般高速緩沖存儲器用它組成。動態RAM（DRAM）的內容在10-3或l0-6秒之后自動消失，因此必須周期性的在內容消失之前進行刷新。由于它的基本存儲電路由一個晶體管及一個電容組成，因此它的集成度高，成本較低，另外耗電也少，但它需要一個額外的刷新電路。DRAM運行速度較慢，SRAM比DRAM要快2~5倍，一般，PC機的標準存儲器都采用DRAM組成。2.由兩片6116（2K*8）怎樣擴展成（2K*16）或（4K*8）的存儲器？怎樣連線？兩片進行位（豎著排兩個）拓展擴展成2K×16，將兩片存儲器的地址、片選CS、讀寫控制端R/W相應并聯，數據端分別引出。兩位進行字擴展（橫著排兩個）擴展成4K×8，數據線與兩片的數據端相連，地址總線的低位地址與兩片的11位地址端相連，而高位地址經過譯碼器和片選端相連。實驗3微程序控制器實驗3.1實驗目的（1）掌握微程序控制器的組成原理和工作過程。（2）理解微指令和微程序的概念，理解微指令與指令的區別和聯系。（3）掌握指令操作碼與控制存儲器中微程序的對應方法，熟悉根據指令操作碼從控制存儲器中讀出微程序的過程。3.2實驗要求（1）做好實驗預習，讀懂實驗電路圖，熟悉實驗元器件的功能特性和使用方法。（2）按照實驗內容與步驟的要求，獨立思考，認真仔細地完成實驗。（3）寫出實驗報告。3.3實驗原理圖3.1為實驗電路圖，其中3片EPROM2716構成控制存儲器，1片74LS175為微地址寄存器，與74LS175數據輸入引腳相連的輸入信號線及6個門電路構成了地址轉移邏輯。注意，2716輸出信號中帶后“#”的信號為低電平有效信號，不帶后綴“#”的信號為高電平有效信號。為簡化電路結構，本實驗沒有使用微命令寄存器，并且在虛擬實驗系統中，將3片EPROM組合為一個虛擬EPROM組件。本實驗使用的EPROM和時序發生器一樣，均為虛擬實驗系統提供的虛擬組件。圖3.1微程序控制器電路實驗電路中涉及的主要控制信號如下：（1）：2716芯片的片選信號。為0時2716正常工作，實驗中將其接地，恒置為0。（2）：2716讀信號。=0，=0時為讀操作，實驗中將其接地，恒置為0。（3）：芯片74LS175的清零信號，低電平有效。（4）T1：微地址加載信號，在T1的上升沿將微地址鎖存到74LS175。（5）IR5~IR7：指令操作碼的輸入信號，這幾條信號線本應與指令寄存器的輸出引腳相連，但在本實驗中，與數據開關相連，指令操作碼通過數據開關手動設置。：PC的置數信號，為0時PC工作在置數模式，可在此模式下為PC設置初值。LDR0：R0的數據載入信號，為1時將數據存入R0。LDIR：IR的加載信號，為1時將指令鎖存到IR。LDPC：PC的加載信號，為1時執行清零、置數或計數操作。：PC輸出三態門使能信號，為0時將PC的值輸出到總線。：R0芯片的輸出控制信號，為0時將R0中的數據輸出到總線。在存儲邏輯型計算機中，一條機器指令對應了一個微程序，不同的機器指令對應了不同的微程序，執行一條指令其實就是運行其對應的一個微程序，微程序由微指令組成，是微指令的有序集合。微程序是在設計一臺計算機時就預先設計好并且固化在只讀存儲器中的，以后每當要執行某條指令時，只需找到并運行其對應的微程序。控制存儲器專門用于存放微程序，在本實驗中，控制存儲器由3片EPROM2716組成，為了減少連線的復雜度，虛擬實驗系統把三片EPROM2716集成到一片芯片上，因此，本實驗所用到的是EPROM2716×3(2K×24位)，其中地址輸入引腳為A10~A0，實驗中僅用到A3~A0，高7位地線A4~A10接地，實際存儲容量為16×3字節。Q0~Q23這24個輸出引腳與24位的微指令相對應。 微指格式如表3-1所示，采用全水平型，字長24位，其中操作控制字段19位，全部采用直接表示法，不使用譯碼器，每一位表示一個微命令，用于發出全機的操作控制信號：順序控制字段5位，包括后續微地址μA3~μA0和判別位P1，用于決定下一條微指令的地址。表3-1微指令格式位232221201918171615141312控制信號S3S2S1S0MWELDR0LDDR1LDDR2位11109876543210控制信號LDIRLDPCLDARP(1)μA3μA2μA1μA0地址轉移邏輯電路用于產生下一條微指令的地址，主要由兩級與門、或門構成。地址轉移邏需要用到的數據信號有：后續微地址μA3~μA0、判別位P1、指令操作碼IR7~IR5。當判別位P1=0時，下一條微指的地址即為后續微地址μA3~μA0；當判別位P1=1時，下一條微指令的地址由指令操作碼IR7~IR5決定，一般是將操作碼進行簡單變換，把變換后的值作為下一條微指令的地址，此地址就是該操作碼對應的微程序的入口地址。 微地址寄存器74LS175為控制存儲器提供微指令地址，當=0時，微地址寄存器清零，從控制存儲器00H地址開始執行微程序，地址轉移邏輯生成下一條微指令的地址。此后，每當T1上升沿到來時，新的微指令地址會打入微地址寄存器，控制存儲器隨即輸出這條微指令，地址轉移邏輯繼而生成下一條微指令的地址。如果時序信號連續發生，微指令也會按一定的順序接連輸出。 為了教學簡單明了，本實驗僅用到四條機器指令：IN(輸入)、ADD(加法)、STA(存數)、JMP(無條件轉移)，操作碼分別為000、001、010、011，指令格式如表3-1所示。表3-2機器指令格式助記符機器碼（A為內存地址8bit）長度功能IN000XXXXXX8bitSW→R0ADD001XXXXXXA16bitR0+(A)→R0STA010XXXXXXA16bitR0→(A)JMP011XXXXXXA16bitA→PC(程序跳轉到A地址執行)上述四條指令的微程序流程設計如圖3.2所示，其中一個方框就對應一條微指令，方框右上角的數字為八進制表示的微地址。一個方框也表示一個CPU周期，執行一條微指令需要一個CPU周期。四條指令對應四個微程序，每個微程序包括N條微指令，需要執行N個CPU周期。 圖3.2中的每條微指令都按照表3-1的格式編寫了二進制代碼,并預存在控制存儲器芯片

EPROM22716×3中。其中部分微指令二進制代碼如表3-3所示，注意：微地址用八進制表示。圖3.2微程序流程圖3.4實驗內容與步驟運行虛擬實驗系統，按照圖3.1繪制實驗電路，生成如圖3.3所示電路。電路預設置：將EPROM2716芯片、、A4、A5引腳置0，微地址寄存器74LS175的置0，時序發生器的Step置1。打開電源。此時由于=0，微地址寄存器清零，給出微程序入口地址00H，控制存儲器隨之輸出第00號微指令。將設置為1，否則微地址寄存器會一直處于清零狀態。將IR7~IR5均設置為0，思考并回答問題：若此時連續不斷地發出時序信號，微程序的執行流程是怎樣的？請按順序寫出前10條微指令的地址。位23222120191817161514131211109876543210地址S3S2S1S0MCn#CE#WELOAD#LDR0LDDR1LDDR2LDIRLDPCLDARALU-B#PC-B#SW-B#R0-B#P(1)μA3μA2μA1μA0000000011010000001111000010100000110000001011010001002000001101000011101100011030000010010001001111110000405060710000001101100000110100010110000011010000111011001001200000110100001110110110013000001101000011101101110141516表3-3微程序二進制代碼表圖3.3控制器虛擬實驗電路連續單擊Start按鈕，觀察微指令的輸出順序，檢驗控制存儲器輸出的微指令是否與表3-3中的相符，驗證上一步預測的順序是否正確。設置IR7~IR5的不同組合，用單步方式分別讀出ADD、STA和JMP三條指令的微程序，用后續微地址和判別指示燈跟蹤微程序執行及轉移情況，將表3-3中缺少的微程序代碼補充完整。思考并回答問題：若不改變控制器實驗電路，IN、ADD、STA和JMP四條指令的微程序在控制存儲器中的存放位置是否可以隨意安排？有什么限制？為什么？3.5實驗結果本實驗需要記錄的結果是回答3.4節實驗內容與步驟中，第5、7、8步提出的問題：若此時連續不斷地發出時序信號，微程序的執行流程是怎樣的？答：此時連續不斷地發出時序信號，由于IR7~IR5的選擇始終為000，所以在選擇機器指令的時候始終都是IN，運行結束后會回到02地址處的指令重新開始，如此循環。前十條微指令的地址為（八進制）01→02→03→10→02→03→10→02→03→102.將表3-3補充完整。3.若不改變控制器實驗電路，IN、ADD、STA和JMP四條指令的微程序在控制存儲器中的存放位置是否可以隨意安排？有什么限制？為什么？答：一系列微指令的有序集合稱為微程序。存儲控制器是按照一定的時序規則對存儲器的訪問進行必要控制的設備。上述四條微程序在控制存儲器中的存放位置不可以隨意安排，這四條微程序是有一定的時序規則的，必須要放在指定的位置，才可以完成工作流程。否則會導致數據的訪問出現錯誤。3.6思考與分析微程序控制器主要由哪些部件組成？各部件的功能是什么？微程序控制器由指令寄存器IR、程序計數器PC、程序狀態字寄存器PSW、時序系統、控制存儲器CM、微指令寄存器以及微地址形成電路、微地址寄存器等部件組成本實驗中，地址轉移邏輯電路是怎樣利用判別測試字段（P字段）實現微程序分支的？當微程序出現分支時，需要通過判別測試字段P和執行部件的“狀態條件”反饋信息，進而修改微地址寄存器的內容，此任務由地址轉移邏輯完成。測試字段P相當于一個開關，只有當P為1的時候狀態信息才能夠通過線路影響到下一個指令的地址，否則狀態信息經過與門后都會變為0，無法起作用。如果把微程序控制器看作一個黑盒子，那么它的輸入信號有哪些？這些信號是哪些部件提供給它的？它的輸出信號有哪些？這些信號是發送給哪些部件的？輸入信號是微程序的地址，信號是由IR和PSW提供的。輸出信號是微命令，這些信號發給存儲器和運算器。實驗4簡單模型機實驗4.1實驗目的（1）通過總線將微程序控制器、運算器、存儲器等聯機，組成一臺模型計算機。（2）用微程序控制器控制模型機數據通路，運行由4條機器指組成的簡單程序。（3）掌握微指令與機器指令的關系，建立整機概念。4.2實驗要求（1）做好實驗預習，復習微指令和機器指令的概念，讀懂實驗電路圖，熟悉實驗元器件的功能特性和使用方法。（2）對于實驗任務中的問題，在實驗前預先給出答案，以便與實驗結果相比較。（3）在實驗過程中單步運行微程序，注意理解微程序與程序的聯系和區別。（4）寫出實驗報告。4.3實驗原理本實驗綜合了前面實驗的電路，將運算器模塊、存儲器模塊和控制器模塊通過總線連接在一起，組成了一個簡單的模型機，其電路如圖5.1所示。圖4.1簡單模型機總框圖實驗電路中涉及的主要控制信號如下：（1）M：選擇ALU的運算模式(M=0，算術運算；M=1，邏輯運算)（2）S3，S2，S1，S0：選擇ALU的運算類型。如M=0時，設為1001表示加法運算。（3）：向ALU最低位輸入的進位信號，=0時有進位輸入，=1時無進位輸入。（4）

LDDR1：DR1的數據加載信號，LDDR1=1時在T4的上升沿將數據鎖存到DR1。（5）LDDR2：DR2的數據加載信號，LDDR2=1時在T4的上升沿將數據鎖存到DR2.。（6）：ALU輸出三態門使能信號，為0時將ALU運算結果輸出到總線。（7）：開關輸出三態門使能信號，為0時將SW7~SW0數據發送到總線。（8）：PC輸出三態門使能信號，為0時將PC的值輸出到總線。（9）：PC的置數信號，為0時PC工作在置數模式，可在此模式下為PC設置初值。（10）LDPC：PC的加載信號，為1時在T4的上升沿執行清零、置數或計數操作。（11）：R0芯片的輸出控制信號，為0時將R0中的數據輸出到總線。（12）LDR0：R0的數據載入信號，為1時在T4上升沿將數據存入R0。（13）LDIR：IR的加載信號，當LDIR=1時在T3的上升沿將指令鎖存到IR。（14）：6116片選信號，為0時6116正常工作。（15）WE：存儲器寫信號，在=0、=0的條件下，當WE=1且T3=1時進行寫操作，否則進行讀操作。（16）LDAR：AR的地址加載信號，當LDAR=1時在T3的上升沿將地址鎖存到AR。（17）T1~T4：時序信號，對應一個CPU周期。（18）Ts，So，Se，Sa：Ts為時鐘源輸入，So為停止信號，Sa為開始信號，Se為單步運行。在控制器實驗中，實現了自動按照AR中的指令逐條取出對應的微指令。在本實驗中，程序存儲在RAM中，微程序存儲在控制存儲器中，要實現自動從RAM里逐條取出指令放入IR，并按照IR中的指令自動從控制存儲器讀出相應的微程序執行。本實驗用到的微指令長度為24bit，微指令格式如表5-1所示。表4-1微指令格式位232221201918171615141312控制信號S3S2S1S0MWELDR0LDDR1LDDR2位11109876543210控制信號LDIRLDPCLDARP(1)μA3μA2μA1μA0本實驗使用的微程序流程如圖4.2所示。圖4.2微程序流程圖對應的微程序代碼存放在控制存儲器中，如表4-2所示。表5-2微程序二進制代碼表位23222120191817161514131211109876543210地址S3S2S1S0MCnCEWELOADLDR0LDDR1LDDR2LDIRLDPCLDARALU-BPC-BSW-BR0-BP(1)μA3μA2μA1μA00000000110100000011110000101000001100000010110100010020000011010000111011000110300000100100010011111100004000001001001001111100101050000011010100001110001100610010110110000001110001007000001001000001111101100100000011011000001101000101100000110100001110110010012000001101000011101100111130000011010000111011011011400000101100000011100001015000001000000010111100010一條指令對應一個微程序，一個微程序是多條微指令的有序集合。模型機共包含4條指令，指令格式如表4-3所示。本實驗用這4條指令編寫了一個簡單程序，并已存入RAM。RAM中的程序和數據如表4-4所示。表4-3機器指令格式助記符機器碼（A為內存地址8bit）長度功能IN000XXXXXX8bitSW→R0ADD001XXXXXXA16bitR0+(A)→R0STA010XXXXXXA16bitR0→(A)JMP011XXXXXXA16bitA→PC(程序跳轉到A地址執行)表4-4RAM中的程序和數據地址（八進制）內容含義0000000000IN（開關數據自定）0100100000ADD020000100010（八進制）0301000000STA040000100111（八進制）0501100000JMP060000000000071000001011114.4實驗內容與步驟運行虛擬實驗系統，按照圖5.1繪制實驗電路，生成如圖5.3所示電路。圖4.3簡單模型機虛擬實驗電路圖4.3簡單模型機虛擬實驗電路打開電源開關。進行電路預設置。將DR1、DR2和AR的置1，將計數器的、ENT、ENP置1，時序發生器的Step置1（可在開電源之前設置）。微地址寄存器74LS175和指令寄存器IR的置1。此時微地址寄存器和IR已初始化為零，模型機將從控制存儲器的零地址開始運行。在數據開關（SW7~SW0）上設置好程序的起始地址（00000000）。單擊1次時序發生器的Start按鈕，思考并回答問題：此時執行的是微程序流程圖中的第幾條微指令？作用是什么？再單步執行兩條微指令，思考并回答問題：這兩條微指令的作用是什么？通過數據開關(SW7~SWO）設置操作數1的值為10100。思考并回答問題:此設置是否可以提前?如果可以最早應該在以上第幾步之后?可以提前，第5步之后。單擊Start，執行微指令SW→R0，將操作數1保存到累加器R0中。繼續單步執行之后的微指令，直到第一輪循環結束。在此過程中注意觀察總線上數據燈的顯示，并說明每個顯示出來的數字的意義，將表5-5補充完整。表4-5總線數據表序號總線上數據（二進制）微指令編號（八進制）意義（地址用二進制表示）10000000102當前PC的值，即內存地址0120000001002遞增1后的PC值30010000003內存地址01中的ADD指令操作碼40000001010當前PC的值，即內存地址1050000001111遞增1后的PC值60000100004內存地址10中的數據，此數據也是一個地址70000101104，05內存地址1000中的數據80001010006R0中的數據90001111107DR1+DRA2及（A）與R0相加后的結果100000001102當前PC的值，即內存地址11110000010002遞增1后PC值120100000003內存地址11中的STA指令操作碼130000010012當前PC的值，即內存地址100140000010112遞增1后的PC值150000100114內存地址100中的數據，此數據也是一個地址160000000014內存地址1001中的數據170001111115R0中的數據加法的和180000010102當前PC的值，即內存地址101190000011002遞增1后的PC值200110000003內存地址101中的JMP指令操作碼210000011013當前PC的值，即內存地址110220000011113遞增1后的PC值230000000016內存