实验五 CPU组成与机器指令执行实验

实验五 CPU组成与机器指令执行实验

一、实验目的

1、将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机。

2、用微程序控制器控制模型机数据通路。

3、通过CPU运行九条机器指令（排除有关中断的指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。

二、实验类型

综合型。

三、实验仪器

1、TEC-4计算机组成原理实验系统一台。

2、双踪示波器一台。

3、直流万用表一只

4、逻辑测试笔一支

四、实验原理

本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。

在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列完成的，即一条机器指令对应一个微程序。

五、实验内容和要求

（一）实验内容

（1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码，将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。

2）按照下面图8，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序发生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路子微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组RF，数据通路上的RS1，RS0，RD1，RD0应分别与IR3至IR0连接，WR1，WR0也应接到IR1，IR0上。

3）将上述任务（1）中的程序机器代码用控制台操作存入内存中，并根据程序的需要，用数码开关SW7-SW0设置通用寄存器R2，R3及内容相关单元的数据。注意：由于设置通用寄存器时会破坏内存单元的数据，因此应先设置寄存器的数据，再设置内存数据。

（4）用单拍（DP）方式执行一遍程序，列表记据，以及由STA指令存入RAM中的数据（程序结束后从RAM的相应单元中读出），与理论分析值作对比。单拍方式执行时注意观察微地址指示灯、IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯、微地址指示灯和判断字段指示灯的值，以跟踪程序中取指令和执行指令的详细过程（可观察到每一条微指令）。

（5）以单指（DZ）方式重新执行程序一遍，注意观察IR/DBUS指示灯、AR2/AR1指示灯的值（可观察到每一条机器指令）。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理由分析值作对比。注意：单指方式执行程序时，四个通用寄存器和RAM中的原始数据与第一遍执行程序的结果有关。

（6）以连续方式（DB，DP，DZ都设为0）再次执行程序，这种情况相当于计算机正常运行程序。由于程序中有停机指令STP，程序执行到该指令时自动停机。列表记录RF中四个寄存器的数据，以及由STA指令存入RAM中的数据，与理论分析值作对比。同理，程序执行前的原始数据与第二遍执行结果有关。

（二）实验要求

1、务必做好实验预习，做到头脑清醒，思路清晰，以便进行实验时忙而不乱，心中有数。

2、根据实验任务所提要求，实验进行前先列好必要的表格、数据和理论分析值，以便与实验结果相比较。

3、本次实验中接线工作量稍多，务必仔细，以免信号接线错而控制出错，影响实验进度。

4、写出实验报告，内容：

①实验目的

②实验任务（1）-（6）的数据表格

③对这些数据表格内容的分析。结合TEC-4的结构特点，说明指令周期的具体实现过程（至少说明算术指令、转移指令、访存指令各一条）以及控制台命令的作用和实现的原理（特别说明在控制台上实现寄存器读写的原理）。

录通用寄存器堆RF中四个寄存器的数

定时器实验报告

定时器实验报告 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

电子信息工程学系实验报告课程名称：单片机原理及接口应用 实验项目名称：51定时器实验 实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的: 熟悉keil仿真软件、protues仿真软件的使用和单片机定时程序的编写。了解51单片机中定时、计数的概念，熟悉51单片机内部定时/计数器的结构与工作原理。掌握中断方式处理定时/计数的工作过程，掌握定时/计数器在C51中的设置与程序的书写格式以及使用方法。 二、实验环境: 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件 三、实验原理： 1、51单片机定时计数器的基本情况 8051型有两个十六位定时/计数器T0、T1，有四种工作方式。 MCS－51系列单片机的定时/计数器有几个相关的特殊功能寄存器： 方式控制寄存器TMOD； 加法计数寄存器TH0、TH1 （高八位）;TL0、TL1 （低八位）； 定时/计数到标志TF0、TF1（中断控制寄存器TCON） 定时/计数器启停控制位TR0、TR1（TCON） 定时/计数器中断允许位ET0、ET1（中断允许寄存IE） 定时/计数器中断优先级控制位PT0、PT1（中断优IP）

2 、51单片机的相关寄存器设置 方式控制寄存器TMOD: D7D6D5D4D3D2D1D0 GATE C/T M1 M0GATE C/T M1M0 TMOD的低四位为T0的方式字，高四位为T1的方式字。TMOD不能位寻址，必须整体赋值。 TMOD各位的含义如下: 1. 工作方式选择位M1、M0 M1、M0的状态决定定时器的工作方式： M1M0功能说明 0 0 1 10 1 1 方式0，为13位的定时／计数器 方式1，为16位的定时／计数器 方式2，为常数自动重装入的8位定时／计数器 方式3，T0分为两个8位定时／计数器， T1在该方式时停止 3、51单片机定时器的工作过程（逻辑）方式一方式1：当M1M0=01时，定时器工作于方式1。

计组实验报告

计算机组成原理实验报告 实验1：VERILOG 设计基础 专业班级：14级计算机二班 学号：14048001 姓名：杨娜 学号：14048003 姓名：周蓉 实验地点：理工楼901 实验时间：2016年5月14日

实验十VGA显示控制器的设计 一、实验目的 1、学习VERILOG的基本语法和编程规则 2、掌握通用寄存器等常用基本数字模块的VERILOG描述和基本设计方法 3、理解带使能控制和异步清零的8位寄存器的设计原理 4、掌握使用VERILOG设计和验证带使能控制和异步清零的8位寄存器的方法 5、掌握移位寄存器的设计方法 二、实验任务 1、设计一个带使能控制和异步清零的8位寄存器REG8X，实现8位输入的锁存，在时钟的上升沿处得到一个8位的输出和一个8位的反向输出，将结果显示在发光二极管。 模块的端口描述如下： 模块的参考物理结构如下： R7 R6 R i R 0 7 6 i 0 带使能控制和异步清零的8位寄存器 模块的使用注意事项

1.数据源D（7..0）一直加在寄存器的数据输入端； 2.周期性的时钟信号Clock一直加在寄存器的时钟输入端 3.使能信号Enable控制寄存器是否接受数据。当Enable = '0'时，寄存器不 接受数据，保持原来的状态不变；当Enable = '1'时，在时钟信号Clock正 跳变时，寄存器接受并保存当时D（7..0）的数据； 4.本寄存器其它方面的功能与上述的寄存器相同。 完成的参考电路图如下：dout=q 2、设计一个有左、右移位功能的8位寄存器REGSHIFT8，并仿真验证。

三、实验内容 1、通过输入数据先进行计算，并通过实验进行验证REG8X。 (1)、将清零信号Resetn（sw17）设为0，将输入信号D（sw7~sw0）设为10101010，观察输出信号Q（ledr7~ledr0）和Qb（ledg7~ledg0），观察并记录输出。 (2)、将清零信号Resetn（sw17）设为1，在时钟信号处输入一个上升沿（按下key0），观察并记录输出。 (3)、将输入信号D（sw7~sw0）设为01010101，观察并记录输出。 (4)、在时钟信号处输入一个上升沿（按下key0），观察并记录输出。 (5)、自行完善设计表格，观察并记录测试输出。 实验数据表 2、通过输入数据先进行计算，并通过实验进行验证REGSHIFT8。 (1)、测试清零信号Resetn (2)、测试移位功能 (3)、测试寄存功能 (4)、自行设计表格观察并记录测试输出。 实验数据表

第5章中央处理器(考研组成原理)

5.1.2习题精选 一、单项选择题 1．【2011年计算机联考真题】 某机器有一个标志寄存器，其中有进位／借位标志CF 、零标志ZF 、符号标志SF 和溢出标志OF ，条件转移指令bgt （无符号整数比较大子时转移）的转移条件是( )。 A ．CF+OF=l B ． SF ——+ZF=1 C ． CF+ZF —————=1 D ．CF+SF ————— =1 2．【2010年计算机真题】 下列寄存器中，汇编语言程序员可见的是( )。 A ．储器地址寄存器(MAR) B ．程序计数器(PC) C ．存储区数据寄存器(MDR) D ．指令寄存器(IR) 3．下列部件不属于控制器的是( )。 A ．指令寄存器 B ．程序计数器 C ．程序状态字 D ．时序电路 4．通用寄存器是( )。 A ．可存放指令的寄存器 B ．可存放程序状态字的寄存器 C ．本身具有计数逻辑与移位逻辑的寄存器 D ．可编程指定多种功能的寄存器 5．CPU 中保存当前正在执行指令的寄存器是( )。 A ．指令寄存器 B ．指令译码器 C ．数据寄存器 D ．地址寄存器 6．在CPU 中，跟踪后继指令地址的寄存器是( )。 A ．指令寄存器 B ．程序计数器 C ．地址寄存器 D ．状态寄存器 7．条件转移指令执行时所依据的条件来自( )。 A ．指令寄存器 B ．标志寄存器 C ．程厣计数器 D ．地址寄存器 8．所谓n 位的CPU ，这里的n 是指( )。 A ．地址总线线数 B ．数据总线线数 C ．控制总线线数 D ． I/O 线数 9．在CPU 的寄存器中，( )对用户是透明的。 A ．程序计数器 B ．状态寄存器 C ．指令寄存器 D ．通用寄存器 10．程序计数器(PC)属于( )。 A ．运算器 B ．控制器 C ．存储器 D ． ALU 11．下面有关程序计数器(PC)的叙述中，错误的是( )。 A ． PC 中总是存放指令地址 B ．P C 的值由CPU 在执行指令过程中进行修改 C ．转移指令时，PC 的值总是修改为转移目标指令的地址 D ． PC 的位数一般和存储器地址寄存器(MAR)的位数一样 12．在一条无条件跳转指令的指令周期内，PC 的值被修改( )次。 A ．1 B ．2 C ．3 D ．无法确定

C51单片机定时器及数码管控制实验报告

理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （201 — 201学年第1 学期） 课程名称：单片机技术

一、实验目的 1．掌握定时器T0、T1 的方式选择和编程方法，了解中断服务程序的设计方法，学会实时程序的调试技巧。 2．掌握LED 数码管动态显示程序设计方法。 二、实验原理 1．89C51 单片机有五个中断源(89C52 有六个)，分别是外部中断请求0、外部中断请求1、定时器/计数器0 溢出中断请求、定时器/计数器0 溢出中断请求及串行口中断请求。每个中断源都对应一个中断请求位，它们设置在特殊功能寄存器TCON 和SCON 中。当中断源请求中断时，相应标志分别由TCON 和SCON 的相应位来锁寄。五个中断源有二个中断优先级，每个中断源可以编程为高优先级或低优先级中断，可以实现二级中断服务程序嵌套。在

同一优先级别中，靠部的查询逻辑来确定响应顺序。不同的中断源有不同的中断矢量地址。 中断的控制用四个特殊功能寄存器IE、IP、TCON (用六位)和SCON(用二位)，分别用于控制中断的类型、中断的开／关和各种中断源的优先级别。中断程序由中断控制程序（主程序）和中断服务程序两部分组成： 1）中断控制程序用于实现对中断的控制； 2）中断服务程序用于完成中断源所要求的中断处理的各种操作。 C51 的中断函数必须通过interrupt m 进行修饰。在C51 程序设计中，当函数定义时用了interrupt m 修饰符，系统编译时把对应函数转化为中断函数，自动加上程序头段和尾段，并按MCS-51 系统中断的处理方式自动把它安排在程序存储器中的相应位置。 在该修饰符中，m 的取值为0~31，对应的中断情况如下： 0——外部中断0 1——定时/计数器T0 2——外部中断1 3——定时/计数器T1 4——串行口中断 5——定时/计数器T2 其它值预留。 89C51 单片机设置了两个可编程的16 位定时器T0 和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1 还可以作为其串行口的波特率发生器。

计组实验二实验报告-80868088指令系统

HUNAN UNIVERSITY 课程实习报告 题目： 8086/8088指令系统 学生姓名 学生学号 专业班级计算机科学与技术2班 指导老师 完成日期2013年4月21日

一、实验目的 利用debug工具的e和u功能找出8086/8088指令系统的指令格式中各种操作吗编码对应的指令功能，得到8086/8088操作吗从00~FF所对应的的汇编指令的名字。并加以分析总结，形成你的关于8086/8088指令系统操作码编码方法的实验报告。 二、实验过程 1、编写C++程序，生成debug的输入文件（shuru.txt） 2、将shuru.txt复制到debug的根目录下，在debug界面输入如下指令“debug out.txt”，在debug的根目录下，生成了输出文本文件out.txt。 打开out.txt，对256条记录进行整理，如下所示。 3、固定前两位为00，将第二字节从00变为ff，观察汇编指令变化。编写C++程序如下： 4、将shuru2.txt复制到debug的根目录下，在debug界面输入如下指令“debug out2.txt”，在debug的根目录下，生成了输出文本文件out2.txt。

打开out2.txt，对256条记录进行分析。 三、256条记录 指令码汇编指令 ------------------------------------------------------------- 0B76:0100 0000 ADD [BX+SI],AL 0B76:0100 0100 ADD [BX+SI],AX 0B76:0100 0200 ADD AL,[BX+SI] 0B76:0100 0300 ADD AX,[BX+SI] 0B76:0100 0400 ADD AL,00 0B76:0100 050000 ADD AX,0000 0B76:0100 06 PUSH ES 0B76:0100 07 POP ES 0B76:0100 0800 OR [BX+SI],AL 0B76:0100 0900 OR [BX+SI],AX 0B76:0100 0A00 OR AL,[BX+SI] 0B76:0100 0B00 OR AX,[BX+SI] 0B76:0100 0C00 OR AL,00 0B76:0100 0D0000 OR AX,0000 0B76:0100 0E PUSH CS 0B76:0100 0F DB 0F 0B76:0100 1000 ADC [BX+SI],AL 0B76:0100 1100 ADC [BX+SI],AX 0B76:0100 1200 ADC AL,[BX+SI] 0B76:0100 1300 ADC AX,[BX+SI] 0B76:0100 1400 ADC AL,00 0B76:0100 150000 ADC AX,0000 0B76:0100 16 PUSH SS 0B76:0100 17 POP SS 0B76:0100 1800 SBB [BX+SI],AL 0B76:0100 1900 SBB [BX+SI],AX 0B76:0100 1A00 SBB AL,[BX+SI] 0B76:0100 1B00 SBB AX,[BX+SI] 0B76:0100 1C00 SBB AL,00 0B76:0100 1D0000 SBB AX,0000 0B76:0100 1E PUSH DS 0B76:0100 1F POP DS 0B76:0100 2000 AND [BX+SI],AL 0B76:0100 2100 AND [BX+SI],AX 0B76:0100 2200 AND AL,[BX+SI] 0B76:0100 2300 AND AX,[BX+SI] 0B76:0100 2400 AND AL,00 0B76:0100 250000 AND AX,0000

定时器实验报告

电子信息工程学系实验报告 课程名称：单片机原理及接口应用Array实验项目名称：51定时器实验实验时间： 班级：姓名：学号： 一、实验目的: 熟悉keil仿真软件、protues仿真软件的使用和单片机定时程序的编写。了解51单片机中定时、计数的概念，熟悉51单片机内部定时/计数器的结构与工作原理。掌握中断方式处理定时/计数的工作过程，掌握定时/计数器在C51中的设置与程序的书写格式以及使用方法。 二、实验环境: 软件：KEIL C51单片机仿真调试软件，proteus系列仿真调试软件 三、实验原理： 1、51单片机定时计数器的基本情况 8051型有两个十六位定时/计数器T0、T1，有四种工作方式。MCS－51系列单片机的定时/计数器有几个相关的特殊功能寄存器： 方式控制寄存器TMOD； 加法计数寄存器TH0、TH1 （高八位）;TL0、TL1 （低八位）； 定时/计数到标志TF0、TF1（中断控制寄存器TCON） 定时/计数器启停控制位TR0、TR1（TCON） 定时/计数器中断允许位ET0、ET1（中断允许寄存IE） 定时/计数器中断优先级控制位PT0、PT1（中断优IP） 2、51单片机的相关寄存器设置 方式控制寄存器TMOD: TMOD的低四位为T0的方式字，高四位为T1的方式字。TMOD不能位寻址，必须整体赋值。TMOD各位的含义如下: 1. 工作方式选择位M1、M0 3、51单片机定时器的工作过程（逻辑）方式一 方式1：当M1M0=01时，定时器工作于方式1。

T1工作于方式1时，由TH1作为高8位，TL1作为低8位，构成一个十六位的计数器。若T1工作于定时方式1，计数初值为a，晶振频率为12MHz，则T1从计数初值计数到溢出的定时时间为t =（216－a）μS。 4、51单片机的编程 使用MCS－51单片机的定时/计数器的步骤是： ．设定TMOD，确定： 工作状态(用作定时器/计数器)； 工作方式； 控制方式。 如：T1用于定时器、方式1，T0用于计数器、方式2，均用软件控制。则TMOD的值应为：0001 0110，即0x16。 ．设置合适的计数初值，以产生期望的定时间隔。由于定时/计数器在方式0、方式1和方式2时的最大计数间隔取决于使用的晶振频率fosc，如下表所示，当需要的定时间隔较大时，要采用适当的方法，即将定时间隔分段处理。 计数初值的计算方法如下，设晶振频率为fosc，则定时/计数器计数频率为fosc/12，定时/计数器的计数总次数T_all在方式0、方式1和方式2时分别为213 = 8192、216 = 65536和28 = 256，定时间隔为T，计数初值为a，则有 T = 12×(T_all – a)/fosc a = T_all – T×fosc/12 a = – T×fosc/12 （注意单位） THx = a / 256；TLx = a % 256； ．确定定时/计数器工作于查询方式还是中断方式，若工作于中断方式，则在初始化时开放定时/计数器的中断及总中断： ET0 = 1；EA = 1； 还需要编写中断服务函数： void T0_srv（void）interrupt 1 using 1 { TL0 = a % 256； TH0 = a / 256； 中断服务程序段} ．启动定时器：TR0（TR1）= 1。 四、实验内容过程及结果分析: 利用protues仿真软件设计一个可以显示秒表时间的显示电路。利用实验板上的一位led数码管做显示，利用中断法编写定时程序，控制单片机定时器进行定时，所定时间为1s。刚开始led数码管显示9，每过一秒数码管显示值减一，当显示到0时返回9，依此反复。然后设计00-59的两位秒表显示程序。 （1）实现个位秒表，9-0

杭电计组实验1-全加器设计实验

杭电计组实验1-全加器设计实验 杭州电子科技大学计算机学院实验报告实验项目：实验1-全加器设计实验课程名称：计算机组成原理与系统结构课程设计姓名： 学号： 同组姓名： 学号： 实验位置（机号）： 自己的笔记本实验日期： 指导教师： 实验内容（算法、程序、步骤和方法）一、实验目的（1），学习ISE工具软件的使用及仿真方法（2）学习FPGA程序的下载方法（3）熟悉Nexys3实验板（4）掌握运用VerilogHDL进行结构描述与建模的技巧和方法（5）掌握二进制全加器的原理和设计方法二、实验仪器ISE工具软件三、步骤、方法（1）启动XilinxISE 软件，选择File-NewProject,输入工程名，默认选择后，点击Next按钮，确认工程信息后点击Finish按钮，创建一个完整的工程。 （2）在工程管理区的任意位置右击，选择NewSource命令。弹出NewSourceWizard对话框，选择VerilogModule,并输入Verilog文件名shiyan1，点击Next按钮进入下一步，点击Finish完成创建。 （3）编辑程序源代码，然后编译，综合；选择Synthesize--XST项中的CheckSyntax右击选择Run命令，并查看RTL视图；如果编译出错，则需要修改程序代码，直至正确。 （4）在工程管理区将View类型设置成Simulation，在任意位置右击，选择NewSource命令，选择VerilogTestFixture选项。输入文件名shiyan1_test，点击Next，点击Finish，完成。编写激励代码，观察仿真波形，如果验证逻辑有误，则修改代码，重新编译，仿真，直至正确。 （5）由于实验一并未链接实验板，所以后面的链接实验板的步骤此处没有。 操作过程及结果一、操作过程实验过程和描述： moduleshiyan1(A,B,C,F,Ci);inputA,B,C;outputF,Ci;wireA,B,C,F,Ci;wi reS1,S2,S3;xorXU1(F,A,B,C),XU2(S1,A,B);andAU1(S2,A,B),AU2(S3,S1,C);or OU1(Ci,S2,S3);endmodule仿真代码 moduleshiyan1_test;//InputsregA;regB;regC;//OutputswireF;wireCi;/ /InstantiatetheUnitUnderTest(UUT)shiyan1uut(.A(A),.B(B),.C(C),.F(F),. Ci(Ci));initialbegin//InitializeInputsA=0;B=0;C=0;//Wait100nsforgloba lresettofinish#100;//AddstimulushereA=0;B=0;C=0;#100A=0;B=0;C=1;#100A =0;B=1;C=0;#100A=0;B=1;C=1;#100A=1;B=0;C=0;#100A=1;B=0;C=1;#100A=1;B= 1;C=0;#100A=1;B=1;C=1;EndRTL图 二、结果 思考题： （（1）根据查看顶层模块RTL的最外层的输入输出接口，和实验指导书式（14.1）所示电路相比，该电路图的输入输出引脚和这个加法器的引脚图式是相符合的。 （（2））尝试使用数据流描述方式现实现

第五章中央处理器习题参考答案1

1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正要执行的指令地址的寄存器是(程序计数器PC)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：

3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画出时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1，T2，T3的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1= T3=200ns ，T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1，T2，T3 的逻辑表达式如下： T1 = C1·， T2 = ， T3 = 6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指

令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。 解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：256×32位=1KB 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。 下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F为0或1任选。 试以指令码（A，B，H，D，E，F，G）为输入变量，写出控制参数M，S3，S2，S1，C的逻辑表达式。 解： M=G S3=H+D+F S2=1 C=H+D+(E+F)y 8．某机有8条微指令I1-I8，每条微指令所包含的微命令控制信号如下表所示。 a-j分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段为8位，请安排微指令的控制字段格式。 解：经分析，（e ,f ,h）和（b, i, j）可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个 微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如

计组实验二

计算机科学与技术系 实验报告 专业名称计算机科学与技术 课程名称计算机组成原理 项目名称静态随机存储器实验 班级 学号 姓名 同组人员无 实验日期 2016.5.10

一、实验目的与要求 (一)实验目的： 掌握静态随机存储RAM工作特性及数据的读写方法 实验要求： 1.实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，否则实验效率会很低，一次实验时间根本无法完成实验任务； 2.应在实验前掌握所以控制信号的作用，写出实验预习报告并带入实验室； 3.实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而损坏设备，又要自习思考实验有关内容； 4.实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤和具体实验结果，遇到的问题和分析与解决思路。还应写出自己的心得体会，也可以对教学实验提出新的建议等。实验报告要上交老师。 二、实验逻辑原理图与分析 2.1 画实验逻辑原理图 D7 - - - - - - - - - - - - - -D0 O E C S D7- - - - - - - - - - - - - - D0 R D A10—A8 A7- - - - - - - - - - - - -A0 WE 读写译码 74LS273 74LS245 IN单元AD7 | AD0

2.2 逻辑原理图分析 1、存储器数据线接至数据总线，数据总线上接有8个LED 灯显示D7—D0 的内容。地址线接至地址总线，地址总线上接有8 个LED 灯显示A7—A0 的内容，地址由地址锁存器（74LS273，位于PC&AR单元）给出。 2、数据开关（位于IN单元）经一个三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。地址寄存器为8位，接入6116的地址A7—A0，6116 的高三位地址A10—A8 接地，所以其实际容量为256 字节。 3、实验箱中所有单元的时序都连接至时序控制台操作，CRL都连接至CON 按钮。实验时T3由时序单元给出，其余信号由CON单元的二进制开关模拟给出，其中，IOM应为低，RD、WR高有效，MR、MW低有效，LDAR高有效。 三、数据通路图及分析(画出数据通路图并作出分析) 数据总线 ×××××××× OE# CE# ××××××××WR# MEM单元 A1 A8 ××××××××RD# ×××××××× AR单元 ≥1 ×××××××× IN单元

第五章中央处理器习题参考答案1.请在括号内填入适当答案。在CPU中

第五章中央处理器习题参考答案 1．请在括号内填入适当答案。在CPU中： (1) 保存当前正在执行的指令的寄存器是（指令寄存器IR）； (2) 保存当前正在执行的指令地址的寄存器是(程序计数器AR)； (3) 算术逻辑运算结果通常放在（通用寄存器）和（数据缓冲寄存器DR）。 2．参见下图（课本P166图5.15）的数据通路。画出存数指令"STA R1 ，(R2)"的指令周期流程图，其含义是将寄存器R1的内容传送至（R2）为地址的主存单元中。标出各微操作信号序列。 解："STA R1 ，(R2)"指令是一条存数指令，其指令周期流程图如下图所示：

3．参见课本P166图5.15的数据通路，画出取数指令"LDA（R3），RO"的指令周期流程图，其含义是将(R3)为地址的主存单元的内容取至寄存器R0中，标出各微操作控制信号序列。 5．如果在一个CPU周期中要产生3个脉冲 T1 = 200ns ,T2 = 400ns ,T3 = 200ns,试画时序产生器逻辑图。 解：节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的宽度实际等于时钟脉冲的周期或是它的倍数，此时T1 = T3 =200ns ， T2 = 400 ns ，所以主脉冲源的频率应为 f = 1 / T1 =5MHZ 。为了消除节拍脉冲上的毛刺，环 型脉冲发生器可采用移位寄存器形式。下图画出了题目要求的逻辑电路图和时序信号关系。根据关 系，节拍脉冲T1 ，T2 ，T3 的逻辑表达式如下： T1 = C1·， T2 = ， T3 =

6．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32位，请估算控制存储器容量。解：微指令条数为：（4-1）×80+1=241条 取控存容量为：241×32/8=964B 7. 某ALU器件使用模式控制码M，S3，S2，S1，C来控制执行不同的算术运算和逻辑操作。下表列出各条指令所要求的模式控制码，其中y为二进制变量，F 为0或1任选。试以指令码（A，B，H，D，E，F，G）为输入变量，写出控制参数M，S3，S2，S1，C的逻辑表达式。

第五章 线性系统的频域分析法习题

501 第五章 线性系统的频域分析法 5-1 设闭环系统稳定，闭环传递函数为)(s Φ，试根据频率特性的定义证明：系统输入信号为余弦函数)cos()(φω+=t A t r 时，系统的稳态输出为 )](cos[|)(|)(ωφωωj t j A t c ss Φ∠++Φ=。 证明：根据三角定理，输入信号可表示为 )90sin()( ++=φωt A t r ， 根据频率特性的定义，有 ]90)(sin[|)(|)( +Φ∠++Φ=ωφωωj t j A t c ss ， 根据三角定理，得证： )](cos[|)(|)(ωφωωj t j A t c ss Φ∠++Φ=。 5-2 若系统的单位阶跃响应 t t e e t c 948.08.11)(--+-=， 试确定系统的频率特性。 解：s s s s C 1 361336)(2++= ，36 1336)(2++=s s s G ，)9)(4(36)(ωωωj j j G ++=； 2 /122/12) 81()16(36 |)(|ωωω++=j G ，9arctan 4arctan )(ωωω--=∠j G 。 或：)(2.7)()(94t t e e t c t g ---== ；36 1336 )]([)(2 ++==s s t g L s G ； 5-3 设系统如下图所示，试确定输入信号 )452cos()30sin()( --+=t t t r 作用下，系统的稳态误差)(t e ss 。 解：2 1)(++=Φs s s e ； )452sin()30sin()( +-+=t t t r 6325.0|)(|=Φj e ， 4.186.2645)(=-=Φ∠j ； 7906.0|)2(|=Φj e ， 4.18454.63)2(=-=Φ∠j ； 答案：)4.632sin(7906.0)4.48sin(6325.0)( +-+=t t t e ss 。 5-4 典型二阶系统的开环传递函数 ) 2()(2 n n s s s G ωζω+= ， 当取t t r sin 2)(=时，系统的稳态输出为 )45sin(2)( -=t t c ss ， 试确定系统参数n ω和ζ。 解：2 222)(n n n s s s ωζωω++=Φ； 1] 4)1[(2 2222=+-n n n ωζωω， 451 2arctan 2 -=--n n ωζω； 122 -=n n ωζω， 答案：414.12==n ω，3536.04/2==ζ。

5第五章线性方程组习题解答

习 题 五 A 组 1．填空题 （1）当方程的个数等于未知数的个数时，=Ax b 有惟一解的充分必要条件是 ． 解 因为()()R R n ==A A b 是=Ax b 有惟一解的充要条件．故由()R n =A 可得||0≠A ． （2）线性方程组 121232 343414 ,,,x x a x x a x x a x x a +=??+=?? +=??+=? 有解的充分必要条件是 ． 解 对方程组的增广矩阵施行初等行变换 ()123411000 11000111001a a a a ?? ? ? == ? ? ??? B A b 1 2 3 412311000110 00110000a a a a a a a ?? ? ?→ ? ? ?-+-? ? ． 所以方程组有解的充要条件是()()R R =A B ，即 43210a a a a -+-=． （3）设n 阶方阵A 的各行元素之和均为零，且()1R n =-A ，则线性方程组=Ax 0的通解为 ． 解 令 111?? ? ?= ? ??? M x 显然x 满足方程组，又因为()1R n =-A ，所以()1n R -=A ，即方程组的基础解系中有一个向量，通解为

T 11 (1,1,,1)1k k ?? ? ?== ? ? ??? L M x ，k 为任意常数． （4）设A 为n 阶方阵，||0=A ，且kj a 的代数余子式0kj A ≠（其中，1k n ≤≤；1,2,,j n =L ），则=Ax 0的通解 ． 解 因为0=A ，又0kj A ≠，所以()1R n =-A ，并且有 11220, ; ||0, i k i k in kn i k a A a A a A i k ≠?+++=? ==?L ． A 所以()T 12,,,k k kn A A A L 是方程组的解，又因为()1R n =-A ，可知方程组的通解为 ()T 12,,,k k kn c A A A =L x ， 其中c 为任意常数． （5）设 11 2 222 212 311 11 21 1111,,11n n n n n n n x a a a x a a a x a a a x ---?????? ? ? ? ? ? ? ? ? ?=== ? ? ? ? ? ? ? ? ??????? A x b L L L M M M M M L ， 其中，(;,1,2,,)i j a a i j i j n ≠≠=L ，则非齐次线性方程组T =A x b 的解是=x ． 解 T (1,0,0,,0)=x L ． （6）设方程123111111112a x a x a x ?????? ??? ? = ??? ? ??? ?-?????? 有无穷多个解，则a = ． 解 2a =-． 2．单项选择题 （1）齐次线性方程组355??1=A x 0解的情况是 ． (A) 无解； (B) 仅有零解； (C) 必有非零解； (D) 可能有非零解，也可能没有非零解． 答 （C ）． （2） 设n 元齐次线性方程组的系数矩阵的秩()3R n =-A ，且123,,ξξξ为此方程组的三个线性无关的解，则此方程组的基础解系是 ． (A) 12312,2,32+- -ξξξξξ； (B) 122331,,+-+ ξξξξξξ； (C) 122132-2,-2,32+-+ ξξξξξξ； (D) 12231324,2+,++ - ξξξξξξ．

单片机定时器实验报告

XXXX大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2009 —2010 学年第二学期） 课程名称：单片机开课实验室： 2010年 5月14日 一．实验目的： 掌握定时器T0、T1的方式选择和编程方法，了解中断服务程序的设计方法，学会实时程序的调试技巧。 二．实验原理： MCS－51单片机内设置了两个可编程的16位定时器T0和T1，通过编程，可以设定为定时器和外部计数方式。T1还可以作为其串行口的波特率发生器。 定时器T0由特殊功能寄存器TL0和TH0构成，定时器T1由TH1和TL1构成，特殊功能寄存器TMOD控制定时器的工作方式，TCON控制其运行。定时器的中断由中断允许寄存器IE，中断优先权寄存器IP中的相应位进行控制。定时器T0的中断入口地址为000BH，T1的中断入口地址为001BH。 定时器的编程包括： 1）置工作方式。 2）置计数初值。 3）中断设置。 4）启动定时器。 定时器/计数器由四种工作方式，所用的计数位数不同，因此，定时计数常数也就不同。

在编写中断服务程序时，应该清楚中断响应过程：CPU执行中断服务程序之前，自动将程序计数器PC内容（即断点地址）压入堆栈保护（但不保护状态寄存器PSW，更不保护累加器A和其它寄存器内容），然后将对应的中断矢量装入程序计数器PC使程序转向该中断矢量地址单元中以执行中断服务程序。定时器T0和T1对应的中断矢量地址分别为000BH 和001BH。 中断服务程序从矢量地址开始执行，一直到返回指令“RETI”为止。“RETI”指令的操作一方面告诉中断系统该中断服务程序已经执行完毕，另一方面把原来压入堆栈保护的断点地址从栈顶弹出，装入到程序计数器PC，使程序返回到被到中断的程序断点处，以便继续执行。 因此，我们在编写中断服务程序时注意。 1．在中断矢量地址单元放一条无条件转移指令，使中断服务程序可以灵活地安排在64K 字节程序存储器的任何空间。 2．在中断服务程序中应特别注意用软件保护现场，以免中断返回后，丢失原寄存器、累加器的信息。 3．若要使执行的当前中断程序禁止更高优先级中断，可以先用软件关闭CPU中断，或禁止某中断源中断，在返回前再开放中断。 三．实验内容： 编写并调试一个程序，用AT89C51的T0工作方式1产生1s的定时时间，作为秒计数时间，当1s产生时，秒计数加1；秒计数到60时，自动从0开始。实验电路原理如图1所示。 计算初值公式 定时模式1 th0=(216-定时时间) /256 tl0=(216-定时时间) mod 256

单片机实验报告——定时器

实验四定时器实验 自动化121班1202100236 张礼 一．实验目的 掌握定时器的工作原理及四种工作方式，掌握定时器计数初始值的计算，掌握如何对定时器进行初始化，以及程序中如何使用定时器进行定时。 二．实验仪器 单片机开发板一套，计算机一台。 三．实验任务 编写程序，使用单片机开发板上8位共阴极数码管的其中一位来显示0～9这九个字符，先从“0”开始显示，数字依次递增，当显示完“9”这个字符后，又从“0”开始显示，循环往复，每1秒钟变换一个字符，1秒钟的定时时间必须由定时器T0（或T1）提供。 开发板上的8位共阴极数码管与单片机的输入输出端口P1的硬件接线如图4-1所示，单片机P1口的8条数据线通过J3端子同时连接到2片74HC573D锁存器的输入端，数码管的各个同名端分别连接后再与锁存器U2的8个输出端相连，每一位数码管的位选端分别与锁存器U3的8个输出端相连。两片锁存器的输出使能端OE都恒接地，使得锁存器的内部数据保持器输出端与锁存器的输出端保持接通。而U2的锁存使能端LE由P2.1控制，所

以P2.1是段锁存；U3的锁存使能端LE由P2.0控制，所以P2.0是位锁存。当锁存使能端为“1”时，则锁存器输入端的数据传送到输出端；当锁存使能端为“0”时，锁存器输入端的数据则不能传送到输出端；因此段码和位码通过锁存器分时输出。 汇编语言程序流程如图4-2： 四．实验步骤： 1.数码管的0～9的字型码表如下： 2．参考图4-2所给的程序流程图编写实验程序。(注：以下程序为两位60秒计数程序) #include sbit wei=P2^0; sbit duan=P2^1; char table[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

计组实验报告.

武汉大学计算机学院计算机科学与技术专业 CPU设计实验报告 实验名称:开放式实验CPU设计课题名称: 计算机组成原理 班级: 指导教师：徐爱萍 组长: 组员: 二零一五年三月

目录 目录 (1) 1 实验环境 (2) 1.1 Quartus Ⅱ介绍 (2) 1.2 硬件描述语言（VHDL） (3) 1.3实验的主要成果 (3) 2 实验要求 (5) 2. 1 指令格式要求 (5) 2. 2 指令流程及微信号序列分析 (6) 2.2.1 ADD指令分析 (6) 2.2.2 ADC指令分析 (7) 2.2.3 SUB指令分析 (7) 2.2.4 SBC指令分析 (7) 2.2.5 INC指令分析 (7) 2.2.6 DEC指令分析 (8) 2.2.7 SHL指令分析 (8) 2.2.8 SHR指令分析 (8) 2.2.9 MOVR指令分析 (8) 2.2.10 MOVD指令分析 (9) 2.2.11 LDRR指令分析 (9) 2.2.12 STRR指令分析 (10) 2.2.13 JMP指令分析 (10) 2.2.14 JRC指令分析 (11) 2.2.15 JRZ指令分析 (11) 2.2.16 JRS指令分析 (11) 2.2.17 CLC指令分析 (11) 2.2.18 STC指令分析 (11) 3.部件仿真实验 (11) 3.1 八个通用寄存器设计与仿真 (11) 3.1.1 设计代码 (11) 3.1.2 RTL连接图 (17) 3.1.3 仿真过程 (17) 3.2算术逻辑单元设计与仿真 (18) 3.2.1 设计代码 (18) 3.2.2 RTL连接图 (21) 3.2.3 仿真过程 (22) 4. CPU设计 (23) 4.1取指设计 (23) 4.2指令译码的设计 (25) 4.3执行部分设计 (28) 4.4存储器部分设计 (31) 4.5通用寄存器组设计 (32)

555定时器综合实验报告

课程名称：数字电子技术基础项目名称：灯泡延时电路 项目组成员及分工及成绩评定

目录 1 课程设计目的 (2) 2 课程设计题目及要求 (2) 3 课程设计报告内容 (2) 3.1 按键式延时照明灯方案 (2) 3.2 电路元器件介绍 (3) 3.3 电路功能介绍 (4) 3.3.1 电路制作流程 (4) 3.4 实操连接电路和仿真电路的实现 (5) 3.4.1 电路实物图 (5) 3.4.2 手画电路原理图 (6) 3.4.3 仿真结果 (6) 3.5 电路调试过程 (7) 4总结 (8)

1课程设计目的 （1）掌握进行基本技术技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等。 （2）学习较复杂的电子系统设计的一般方法，了解和掌握模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试。 （3）提高学生的创新能力。 （4）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。 2课程设计题目及要求 设计步骤 1.对单稳态电路的设计和元器件参数计算、选择。 2.购买相关器件，采用面包板搭建电路。 3.画出总体电路图。 4.结合仿真结果和电路图安装自己设计的电路，检查线路的准确性。 5.调试电路，将电路用multisim对电路进行仿真。 6.提交符合要求的电路和实验设计报告。 要求 1.输出接LED电路， 2.按键不按LED不亮，当按键按下时LED亮30秒，之后熄灭。 3课程设计报告内容 3.1按键式延时照明灯方案 设计的电路图如下所示

实验6 CPU组成与机器指令执行实验

肇庆学院计算机学院/软件学院 实验报告 专业计算机学院班级姓名学号 课程名称:CPU组成与机器指令执行实验学年2014—2015 学期1□/ 2□ 课程类别专业必修 限选□任选□实践□ 评分：批阅老师：2016年月日 ●实验目的 （1）将微程序控制器同执行部件（整个数据通路）联机，组成一台模型计算机； （2）用微程序控制器控制模型机数据通路； （3）通过CPU运行九条机器指令（排除中断指令）组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。 ●实验电路 本次实验用到前面四个实验中的所有电路，包括运算器、存储器、通用寄存器堆、程序计数器、指令寄存器、微程序控制器等，将几个模块组合成为一台简单计算机。因此，在基本实验中，这是最复杂的一个实验，也是最能得到收获的一个实验。 在前面的实验中，实验者本身作为“控制器”，完成数据通路的控制。而在本次实验中，数据通路的控制将由微程序控制器来完成。CPU从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个机器指令周期，是由微指令组成的序列来完成的，即一条机器指令对应一个微程序。 ●实验设备 （1）TEC-9计算机组成原理实验系统一台 （2）双踪示波器一台 （3）直流万用表一只 （4）逻辑测试笔一支 ●实验任务 （1）对机器指令系统组成的简单程序进行译码。 将下表的程序按指令格式手工汇编成十六进制机器代码，此项任务应在预习时完成。 地址指令机器代码 00H LDA R0,[R2] 58H 01H LDA R1,[R3] 5DH 02H ADD R0,R1 04H 03H JC +4 94H 04H AND R2,R3 3EH 05H SUB R3,R2 1BH 06H STA R3,[R2] 4BH 07H STP 60H 08H JMP [R1] 84H （2）按照下面框图，参考前面实验的电路图完成连线，控制器是控制部件，数据通路（包括上面各模块）是执行部件，时序产生器是时序部件。连线包括控制台、时序部分、数据通路和微程序控制器之间的连接。其中，为把操作数传送给通用寄存器组RF，数据通路上的RS1、RS0、RD1、RD0应分别与IR3至IR0连接，WR1、WR0也应接到IR1、IR0上。 开关控制