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五CPU组成与机器指令执行实验第1页/共22页 TEC-52五 CPU组成与机器指令执行实验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；用微程序控制器控制模型机数据通路；通过TEC-5执行由8 条机器指令组成的简单程序，掌握指令与微指令的关系，牢固建立计算机的整机概念。第2页/共22页 TEC-53数据通路总体框图 数据 指令RAMIDT7132 A BRFispLSI1016DR174LS273DR274LS273AR74LS163PC74LS163控制台ALU74LS181A B控制器IRS3S2S1S0LDDR1 T2LDDR2 T2LDAR#T2 LDPC# T2 RAM-BUS#LR/W# T2 CEL#CER#PC+1AR+174LS273C SWC SWB SWAIR3-0LDIR T3 IR7-4MCn#ALU-BUS#LDRiT3 RD1RS1SW-BUS#控制信号IBUS7-0DBUS 7-0RS0RD0WR1WR0AR7-0 PC7-0CLDRiT3 RS-BUS#第3页/共22页 TEC-54实验设备TEC-5计算机组成原理实验系统1台；TDS1001数字存储示波器1台；逻辑测试笔1支。第4页/共22页 TEC-55实验任务将简单程序进行译码，按指令格式汇编成二进制机器代码。完成控制台、时序部件、数据通路和微程序控制器之间的连线。将程序机器代码利用控制台指令写入内存。根据程序的需要设置通用寄存器堆中相关寄存器的数据。单拍方式执行一遍程序，记录相关寄存器和存储器存储单元数据，与理论值比较分析。连续方式再次执行一遍程序，记录相关寄存器和存储器存储单元数据，与理论值比较分析。 第5页/共22页 TEC-56指令功能与格式 : 8条机器指令，单字长（8位） 名称助记符功能指令格式IR7IR6IR5IR4IR3 IR2IR1 IR0加法ADD Rd，RsRd+Rs→Rd0 0 0 0RS1 RS0RD1 RD0减法SUB Rd，RsRd-Rs →Rd0 0 0 1RS1 RS0RD1 RD0逻辑与AND Rd，RsRdRs →Rd0 0 1 0RS1 RS0RD1 RD0存数STA Rd,[Rs] Rd →[Rs]0 0 1 1RS1 RS0RD1 RD0取数LDA Rd,[Rs][Rs]→Rd 0 1 0 0RS1 RS0RD1 RD0条件转移JC R3C=1 则R3 →PC 0 1 0 11 1× ×停机STP暂停执行0 1 1 0× ×× ×输出OUT RsRs→DBUS0 1 1 1RS1 RS0× ×第6页/共22页 TEC-57 控制台工作方式 （SWC、SWB、SWA为控制台指令的定义开关）SWCSWBSWA操作000启动程序（PR）001写存储器（WRM）010读存储器（RRM）011写寄存器（WRF）100读寄存器（RRF）第7页/共22页 TEC-58SWC SWB SWA P(0)SW→DBUSDBUS→ARDBUS→PCTJSW→DBUSDBUS→RAMRAM→IBUSRs→DBUSTJSW→DBUSDBUS→ARDBUS→PCTJSW→DBUSDBUS→ARSW→DBUSDBUS→ARTJSW→DBUSDBUS→PCSW→DBUSDBUS→RAMRAM→IBUSTJSW→DBUSDBUS→RiTJRAM→DBUSTJAR+1SW→DBUSDBUS→RAMAR+1TJ000C1E0806070B1D0D0E0A0203021E1D04050409080FRRF（100）WRF（011）WRM（001）PR（000）RRM （010）KT控制台指令微程序流程图第8页/共22页 TEC-59RAM→IBUSIBUS→IRRs→DBUSPC+1TJPC+1TJPC+1Rs→DBUSDBUS→ARRs→DBUSDBUS→ARRd→DR1Rd→DR1Rs→DR2Rd→DR1Rs→DR2Rd→DR1Rs→DR2P(1)ADD ALU→DBUS DBUS→RdPC+1SUB ALU→DBUSDBUS→RdPC+1AND ALU→DBUSDBUS→RdPC+1DR1→ALUALU→DBUSDBUS→RAMPC+1RAM→DBUSDBUS→RdPC+1R3→DBUSDBUS→PC0F1010181119121A13141B1C1516171F0F0FC=0C=1ADD（0000）JC（0101）AND（0010）STA（0011）LDA（0100）SUB（0001）STP（0110）OUT （0111）机器指令微程序流程图P(2)第9页/共22页 TEC-510