计原——控制器实验

计原——控制器实验

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实验目的

1. 理解计算机设计好的几条典型指令（如ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、RET等）的功能、格式、执行流程；
2. 理解控制器的功能与组成知识；
3. 理解指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类的具体概念；
4. 理解组合逻辑控制器设计过程及相关技术。

部分说明

1. 组合逻辑控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR、节拍发生器Timing、控制信号形成电路cu组成；控制器实验中执行功能的模块位于cu中，以汇编语言代码描述。
2. TECXP实验箱已实现29条基本指令（在PCEC程序中用A命令实现）。

实验步骤

• 要求：

  1. 观察并记录节拍和控制信号
  2. 解释机器指令对应的节拍及控制信号

• 步骤：

  • 观察并记录节拍和控制信号

    1. 接通电源，左下方5个拨动开关置为11110（单步、手动置指令、组合、
       联机、16位）
    2. 按下RESET键，通过16位数据开关送入基本指令A组中的ADD指令(00000000,0000,0001; ADD R0,R1)观察其流程，依次按下START键观察指示灯并记录
       

    1. 按下RESET键，刷新计算机系统，节拍指示灯（T3-T0）显示1000.功能（0→PC，DI#=0）
       
    2. 按START，节拍0000，功能（AR←PC，PC←PC+1）
       
    3. 按START，节拍0010；功能（读内存，IR←读出指令）
       
    4. 按START，节拍0011；功能( R0←R0+R1 操作)，指令结束；
       此时再按下START会回到第2步，节拍显示0000，所以，A组指令主要有三个节拍：前两个是公共节拍，完成读取指令功能，A组指令功能需要一个节拍执行，加起来就是三个。

• 解释机器指令对应的节拍及控制信号

  1. 节拍
     就像上面说的，任何一个指令都有两个公共节拍用来读取指令，然后，A组指令需要一个节拍，B组指令需要两个节拍，C组3个、D组4个节拍，具体见下：

     • 公共节拍：1000（清空系统）；0000（程序计数器送出指令地址并载入下一个指令地址）；0010（从内存读入指令至指令寄存器IR）。
     • A组：0011（完成特定运算、处理功能）
     • B组：0110（送内存地址或I/O接口地址）；0100（读写内存/外设功能）。
     • C组：0110（送内存地址）；0111（读取内容并送至IR）；0101（用取来的指令对主存进行操作）。
     • D组：0110；0100；0111；0101——4步完成2次读写操作

  2. 控制信号

     具体的控制信号由指示灯显示，通过记录下来的控制信号，对应第58页的状态，58页最后一栏的注释即为每个节拍中指令执行的功能，通过第9页的控制信号对照表可以对指令的控制信号进行分析。