计算机组成原理实验指导书CP226解析.doc

目 录 第一章 系统概述 2 1.1 DICE-CP226简介 2 1.2 DICE-CP226特点 2 1.3 实验系统组成 3 第二章 模型机模块实验 4 2.1 寄存器实验 4 实验1：A，W 寄存器实验 5 实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验 8 实验3：MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器 13 2.2 运算器实验 16 2.3 数据输出实验/移位门实验 18 实验1：数据输出实验 20 实验2：移位实验 21 2.4 微程序计数器uPC 实验 23 实验1：uPC 加一实验 25 实验2：uPC 打入实验 26 2.5 PC 实验 26 实验1：PC 加一实验 29 实验2：PC 打入验 29 2.6 存储器EM 实验 30 实验1：PC/MAR 输出地址选择 31 实验2：存储器EM 写实验 31 实验3：存储器EM 读实验 33 实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验 34 实验5：使用实验仪小键盘输入EM 36 2.7 微程序存储器uM 实验 36 实验1：微程序存储器uM 读出 38 实验2：使用实验仪小键盘输入uM 38 2.8中断实验 39 第三章 CP226 模型机 40 3.1 模型机总体结构 40 3.2 模型机寻址方式 41 3.3 模型机指令集 42 3.4 模型机微指令集 44 第四章 模型机综合实验（微程序控制器） 55 实验1：数据传送实验/输入输出实验 55 实验2：数据运算实验（加/减/与/或） 58 实验3：移位/取反实验 60 实验4：转移实验 62 实验5：调用实验 60 实验6：中断实验 61 实验7：指令流水实验 64 实验8 RISC 模型机 66 第五章 组合逻辑控制 68 5.1组合逻辑控制器 68 5.2 用CPLD实现运算器功能 76 第六章 设计指令/微指令系统 79 第七章 扩展实验 83 扩展实验一：用8255 扩展I/O 端口实验 83 扩展实验二：用8253 扩展定时器试验 84 第八章 实验仪键盘使用 87 1、观察内部寄存器： 88 2、观察、修改程序存储器内容： 88 3．观察、修改微程序存储器内容： 89 4. 用小键盘调试实验一 91 第九章 CP226 集成开发环境使用 93 1）主菜单 94 2）快捷键图标 95 3）调试窗口区 95 4）结构图区 96 5）指令/微程序/跟踪窗口 96 6）寄存器状态 97 附录一 实验用芯片介绍 98 第一章 系统概述 1.1 DICE-CP226简介 DICE-CP226型计算机组成原理实验系统以下简称系统，是由江苏启东计算机总厂有限公司继C2000/CH2000成功开发之后，结合国内同类产品的优点，必威体育精装版研制开发的超强型实验计算机装置以下简称模型机。该系统采用单片机管理和EDA控制技术，自带键盘和液晶显示器，支持脱机和联PC机两种工作模式，运用系统监控和数码管等实时监视，全面动态管理模型机的运行和内部资源。模型机软硬件配置完整，支持8位字长的多种寻址方式，指令丰富，并配有以win98/2000/XP为操作平台的动态跟踪集成调试软件，示教效果极佳，特别适用于计算机组成原理课程的教学与实验。 1.2 DICE-CP226特点 1、采用总线结构 总线结构的计算机具有结构清晰，扩展方便等优点。DICE-CP226实验系统使用三组总线即地址总线ABUS、数据总线DBUS、指令总线IBUS和控制信号，CPU、主存、外设和管理单片机等部件之间通过外部数据总线传输， CPU内部则通过内部数据总线传输信息。各部件之间，通过三态缓冲器作接口连接，这样一方面增强总线驱动能力，另一方面在模型机停机时，三态门输出浮空，能保证不管模型机的CPU工作是否正常，管理单片机总能读/写主存或控存。 2、计算机功能模块化设计 DICE-CP2226为实验者提供运算器模块ALU，众多寄存器模块（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序计数器模块PC，指令部件模块IR，主存模块EM，微程序控制模块〈控存〉uM，微地址计数器模块UPC，组合逻辑控制模块及I/O等控制模块。 各模块间的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，模块内各芯片间数据通路也已连好，各模块的控制信号及必要的输出信号已被引出到主板插孔，供实验者按自己的设计进行连接。 3、智能化控制 系统在单片机监控下，管理模型机运行和读写，当模型机停机时，实验者可通过系统键盘，读写主存或控存指定单元的内容，使模型机实现在线开发。模型机运行时，系统提供单步一条微指令（微单步）、单步一条机器指令（程单步），连续运行程序及无限止暂停等调试手段，能动态跟踪数据，流向、捕捉各种控制信息，实时反映模型机现场，