计算机组成原理实验指导书
实验三 微程序控制器实验
实验目的
通过运行教学计算机中已经设计好并正常执行的数条基本指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JR、RET等指令）的功能、格式和执行流程，最终要达到的目的是：
1．深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识； 2．深入地学习计算机各类典型指令的执行流程；
3．对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念； 4．学习微程序控制器的设计过程和相关技术。
实验说明
控制器设计是学习计算机总体组成和设计的最重要的部分。要在TEC-2000教学计算机上完成这项实验，必须比较清楚地懂得：
1．TEC-2000教学机的微程序控制器主要由微程序小板和教学机上的7片GAL20V8组成；
2．TEC-2000教学机上已实现的全部基本指令和留给用户实现的19条扩展指令的控制信号都是由微程序小板上的7片MPROM给出的； 3．应了解监控程序的A命令只支持基本指令，扩展指令应用E命令将指令代码写入到相应的存储单元中；不能用T、P命令单步调试扩展指令，只能用G命令执行扩展指令； 4．要明白TEC-2000教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；理解TEC-2000教学机中已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程，也包括控制器设计与实现中的具体线路和控制信号的组成。
实验内容
首先看懂TEC-2000教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD、MVRR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和执行流程，注意各操作功能所对应的控制信号的作用。
实验要求
1．应在实验前掌握所有控制信号的作用，在脱机运算器实验中，已给出了与运算器有关的控制信号的作用；
2．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，又要仔细思考实验有关内容，提高学习的主动性和创造性，把自己想不太明白的问题通过实验理解清楚，争取最好的实验效果，力求达到教学实验的主要目的；
3．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，遇到的主要问题以及分析与解决问题的思路。大家应该认识到，遇到一些问题是好事情，通过分析与解决这些问题，才提高了自己的工作能力，学习到更多的知识。还未理解清楚，但实验结果正确了就匆忙结束实验，并没有达到教学实验的目的。实验报告中，还应写出自己的学习心得和切身体会，也可以对教学实验提出新的建议等。
实验步骤
1．将微程序小板垂直接插在教学机上，将实验台上GALl~GAL7的7片GAL20V8旁的标有“ONCOMLOG OFFMicroP”的插针按提示断开，将GAL2下方的标有“Newins”和“Microp”的三排五个一组的插针靠右边插接； 2．接通教学机电源；
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3．将教学机左下方的5个拨动开关置为11001（单步、手动置指令、微程序、16位、联机）； 4．按一下“RESET”按键；
5．通过16位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码；
6．在单步方式下，通过指示灯观察并记录各类基本指令的微码。
1）选择基本指令的A组指令中的ADD指令，观察其节拍流程 （1）置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0，R1）
（2）按RESET按键；小板指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中
一直亮），其它灯全灭； ‘ （3）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ；下址的指示灯显示 ；（本拍完成公共操作0→PC、DI#=0） （4）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1
→PC）
（5）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成公共操作MEM→IR） （6）以上三步为公共操作，其它指令同；
（7）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成／MAP操作功能）
（8）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍执行ADD指令，DR←DR+SR操作）
（9）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#公共操作功能）
（10）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0的公共操作功能）
2）选择基本指令的B组指令中的MVRD指令，观察其节拍流程
（1）置拨动开关SW= ；（表示指令MVRD）
（2）按RESET按键；小板指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中
一直亮），其它灯全灭；
（3）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ； （4）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ； （5）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ； （6）以上三步为公共操作，其它指令同。
（7）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ； （8）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0操作）
（9）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成MEM→DR、CC#=0操作） （10）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
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示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#操作）
（11）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→AR、PC+1→PC、CC#=0的公共操作功能）
3）选择基本指令的D组指令中的CALA指令，观察其节拍流程 （1）置拨动开关SW= ；（表示指令CALA）
（2）按RESET按键；小板指示灯Microp亮（只要选择微程序，该灯在指令执行过程中一直亮），其它灯全灭；
（3）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；
（4）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；
（5）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ； （6）以上三步为公共操作，其它指令同。
（7）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；
（8）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→AR、PC+l→PC操作）
（9）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成MEM→Q操作）
（10）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成SP-1→SP、PC→AR操作） （11）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→MEM、Q→PC、CC#=O操作） （12）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成STR→Q、CC#=INT#操作）
（13）按START按键；小板指示灯CI3~0、SCC3~0显示 ，微址指示灯显
示 ，下址的指示灯显示 ；（本拍完成PC→AR、PC+l→PC、CC#=0操作）。
7．根据以上记录的结果，查找简明操作卡，填写下表：
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CI3~0 B口 A口 SCC3~0 0、M#、0、I2~0 R、W# SA、 I8~6 0、 SST 0、 DC2 SB、 I5~3 SSH、 SCI 0、 DC1 计算机组成原理实验指导书
指令 操作 功能 微址 下址 ALL 0→PC DI#=0 ALL PC→AR PC+1→PC ALL MEM→IR 17
ALL MAP# ADD DR+SR→DR PC→AR MVRD PC+1→PC CC#=0 CAL PC→AR A PC+1→PC 计算机组成原理实验指导书
实验四 中断实验
实验目的
学习和掌握中断的产生、响应和处理等技术。
实验说明
1．要求中断隐指令中执行关中断功能，如果用户中断服务程序允许被中断，必须在中断服务程序中执行EI开中断命令。
2．教学机的中断系统共支持三级中断，由三个无锁按键确定，从右到左依次为一、二、三级中断，对应的P2、P1、P0的编码分别是0l、10、11，优先级也依次升高。这决定了它们的中断向量（即中断响应后，转去执行的程序地址）为XXX4、XXX8、XXXC；可以看到，每级中断实际可用的空间只有四个字节，故这个空间一般只存放一条转移指令，而真正的用户中断服务程序则存放在转移指令所指向的地址。
实验要求
1．实验前应了解什么是中断向量；
2．中断隐指令不对应特定指令代码，因而不能用指令代码来判断是否为新指令，在实际设计中，采用当节拍T4=l时，认为是扩展指令，从而控制信号从GALl~GAL7给出。这样，在扩展中断隐指令时，其节拍T4应为1。
实验内容
1．确定中断向量表地址。中断向量表是以XXX4H为首地址的一段内存区。高12位由用户通过中断向量插针（在三个无锁按键下方的插针）确定。三级中断对应的中断向量为XXX4H、XXX8H、XXXCH。当有中断请求且被响应后，将执行存放在该中断的中断向量所指向的内存区的指令。
2．填写中断向量表。在上述的XXX4H、XXX8H、XXXCH地址写入三条JR转移指令，JR指令的OFFSET是偏移量，其值是要转向的地址的值减去该条转移指令的下一条指令的地址的值得到的，该值的范围在-128~+127之间。但在PCEC中输入时，用户不需要计算偏移量，直接输入要转向的绝对地址即可。
3．编写中断服务程序。中断服务程序可以放在中断向量表之后，中断服务程序可实现在程序正常运行时在计算机屏幕上显示与优先级相对应的不同字符。 4．编写主程序。可编写一死循环程序，要求先开中断。
实验步骤
1．置控制开关为00001。 2．填写中断向量表。
1）选择3级中断的中断向量为2104H、2108H、210CH。
2）教学机右下方，标有“INT VECTOR”的12列3个一组的插针对应中断向量的高12位
（左为高位）。每一列上面的2个短接，表示该位为1；下面的2个短接，表示该位为0，则根据选择的中断向量，这12列插针应表示为0010 0001 0000。 3）填写中断向量表：
从2104H单元开始输入下面的程序
（2104）JR 2120 ；跳转到中断服务程序 （2108）JR 2130 ；跳转到中断服务程序 （2l0C）JR 2140 ；跳转到中断服务程序
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