HQFC-BY教师实验指导书.pdf

目 录 第一章 HQFC-BY 计算机组成原理仿真系统2 一、HQFC-BY 实验系统的特点2 二、HQFC-BY 实验系统的组成2 三、HQFC-BY 教学软件使用说明9 第二章 计算机组成原理实验 11 第一节、寄存器实验 11 第二节、 运算器组成实验 14 第三节、双端口存储器原理实验 18 第四节 数据通路组成实验22 一、寄存器读写24 二、写寄存器内容到存储器25 三、写存储器到寄存器26 四、寄存器堆RF 并行输入输出29 第五节 常规型微过程控制器组成实验30 第六节 CPU 组成与机器指令执行实验40 第七节 中断原理实验44 第三章 硬布线控制器48 第一节 硬布线控制器简介 48 第二节 硬布线控制设计 53 第四章 课程设计 62 第一节 流水微程序控制器的设计与调试62 第二节 流水硬布线控制器的设计与调试70 附录 74 附录一 HQFC-BY 写逻辑时序图 74 1 第一章 HQFC-BY 计算机组成原理仿真系统 HQFC-BY 它适用于《计算机组成原理》、《计算机组织和结构》课程的实验教学，是一种多用仪器。该 仪器将提高学生的动手能力，提高学生对计算机整体和各组成部分的理解，提高学生对数字系统和计算机系 统的综合设计能力。 一、HQFC-BY 实验系统的特点 1. 采用单板式结构、计算机模型采用 8 位。简单、实用。计算机模型分为数据通路、控制器、时序电路、 控制台、数字逻辑实验区五部分。各部分之间采用可插、拔的导线连接或进行开关直接选通。 2．指令系统采用 4 位操作码，容纳 16 条指令，已实现了加、减、逻辑与、存数、取数、条件转移、无条 件转移、开中断、关中断、中断返回、停机 11 条指令，指令功能非常典型。其它指令备用。 3．数据通路采用双端口存储器作为主存，实现了数据总线和指令总线双总线体制，体现了当代CPU 的设计 思想。 4．运算器模拟 74LS181 逻辑运算功能。 5、寄存堆由 4 个通用寄存器组成双端口寄存。 6．控制器采用微过程控制器和硬连线控制器两种类型，体现了当代计算机控制器设计技术的完备性。 7．控制台包含 8 个数据开关，用于置数功能；16 个逻辑电平开关，用于置信号电平；控制台有复位和启 动二个单脉冲发生器，一个单独的单脉冲，用于数字电路实验和中断。控制台有 5 种操作：写存储器， 读存储器，读寄存器，写寄存器，启动程序运行。 8．微程序控制器中的微代码输出、微地址总线、程序地址总线、数据总线、存储器地址总线、进位、双端 口存储器的读、写冲突位BUSYL 和 BUSYR 等都有指示灯，便于查看指令的执行过程。 9．实验台控制器有三种模式： 微程序：控制器为微程序控制器。 脱机：微程序控制器、数据通路、硬布线控制器三部分信号完全独立。 硬布线：控制器为硬布线控制。 二、HQFC-BY 实验系统的组成 HQFC-BY 实验系统由以下几个部分组成： 控制台 数据通路 控制器 时序电路 电源模块 下面分别对各组成部分予以介绍。 1、时序发生器 根据本机设计，执行一条微指令需要 4 个节拍脉冲 T1、T2、T3、T4 ，执行一条机器指令需要三个节拍电 位 W1 、W2 、W3 ，因此本机的基本时序如下： 2 MF T1 T2 T3 T4 W1 W2