计算机系统综合设计 实验四 整机

一、实验目的

1、充分理解模型计算机的设计原理，熟悉各个模块的功能，熟悉图上各信号的意义。
2、掌握计算机主要单元模块的工作原理，将它们组成完整的系统构成一台模型计算机。
3、掌握整机概念。

二、实验原理

1、面板开关
（1）D0-D7 ；数据/地址输入开关。
（2）K8 ；面板指令选择开关。用来选择机器的三种面板指令：“1”运行程序；“ 2” 输入地址或程序；“3”检查内存。
（3）K7-K6 ；单微指令、单指令、连续运行开关。
K7 置“1”，K6 置“0”，单微指令，机器每执行一条微指令就临时停机。
K7 置“0”，K6 置“1”，单指令，机器每执行一条指令就临时停机。
K7，K6 均置“0”，程序连续运行。
（4）A1 ；运行键，按 A1 键，可使机器执行程序。与 K8 配合，还能执行“输入程序”和“检查内存这两条面板指令的功能。
（5）A2 ；地址输入键，与 K8 开关配合，还能执行“输入地址”这条面板指令的功能。
（6）A3 ；总清键，按 A3 键，能立即停止机器指令的执行，清除各有关寄存器，使机器转入初始状态。
2、显示灯
（1）时序灯：M01，M02，M1，M2，M3，M4 ；每闪亮一个循环执行一个机器指令。
（2）总线灯 ；8 位，运行和调试时，显示总线的内容。因为是三态门输出，总线空闲时输出浮空，显示灯全亮。
（3）地址灯 ；8 位，运行和调试时，显示程序的地址。
（4）SA 数据灯 ；8 位，运行和调试时，显示数据 A；运行结束时显示计算的结果。
（5）SB 数据灯 ；8 位，运行和调试时，显示数据 B。
（6）微地址灯 ；11 位，运行和调试时，显示微程序的地址。其中的 A9-A6 还显示指令寄
存器 IR7，IR6，IR5，IR4 的内容。
（7）微指令灯 ；23 位，运行和调试时，显示微指令的位状态。

三、实验步骤

1、预置地址操作
（1）K8 置于 “2”位置，合上 K6，按总清 A3
（2）将地址值置于 D7-D0 数据开关上
（3）按 A2
2、输入程序操作
（1）在完成预置地址的基础上，保持 K8、K6 的状态不变。
（2）将要输入的程序字节置于数据开关上。
（3）按 A1 键，这时输入的内容和单元的地址同时由数据灯和地址灯显示。
（4）如果下一个字节紧接上一单元存放，则回到第（2）步，输入程序的第二个数据，
直到程序全部输入完毕。否则回到“预置地址操作”的第（2）步。重新置地址，再输入程
序。
3、检查内存操作
上面两条指令调试成功后，就可以输入初始地址，用“检查内存”指令对刚才存入的单
元内容进行检查。
（1）将地址值置于 D7-D0 数据开关上。
（2）K8 置于位置“3”，K6 合上。
（3）按 A1，这时被检查单元地址和内容分别由地址灯和数据灯显示。
（4）若顺序检查下一单元内容，重复第（3）步，观察地址灯和数据灯，直到检查完毕。 否则回到第（1）步，重置地址。
4、运行操作
在输入程序、检查内存后，就可以根据以下步骤运行程序。
（1）将要执行的程序入口地址值置于 D7-D0 数据开关上。
（2）置 K8 于位置“1”。根据需要，可合上单微指开关 K7 或合上单指开关 K6，进行单步调试，也可以 K7、K6 全打开，连续运行。
（3）按 A1 键，机器开始执行程序。
（4）如果机器处于单指或单微指运行，则执行一条机器指令或一条微指令后，机器都会自动停机；这时需再次按 A1，每按一次 A1，机器都只执行一条指令或一条微指令。在任何时候按 A3 总清键，机器立即回到初始状态。停机时，地址灯内容为最末执行指令的内存单元地址。

五、验收程序

取反 SA 表演程序操作：
1、预置地址
1） K8 置位置“2” ；置 K8 于“输入”状态。
2） 1K6 ；合 K6，使机器处于单指令运行状态。
3） 按 A3 键 ； A3信号清除相应寄存器，称为“总清”。
4） 01HD7~D0 ；在数据开关上置地址。
5） 按 A2 键 ；A2 信号完成“输入地址”功能。此时，BUS 灯会显示 输入的地址 00000001。
2、输入程序
保持 K8、K6 状态不变
1）01000000 D7~D0 ；在数据开关上置好 IN 指令码。
2）按 A1 键 ；输入 IN 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000001，数据灯显示 IN 指令码 01000000。

3）01000011 D7~D0 ；在数据开关上置好 OUT 指令码。
3）按 A1 键 ；输入 OUT 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000010，数据灯显示 OUT 指令码 01000011。

5）01010000 D7~D0 ；在数据开关上置好 CMA 指令码。
6）按 A1 键 ；输入 CMA 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000011，数据灯显示 CMA 指令码 01010000。

7）01000011 D7~D0 ；在数据开关上置好 OUT 指令码。
8）按 A1 键 ；输入 OUT 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000100，数据灯显示 OUT 指令码 01000011。

9）11010000 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令码。
10）按 A1 键 ；输入 JMP 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000101，数据灯显示 JMP 指令码 11010000。

11）00000001 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令的操作数。
11）按 A1 键 ；输入 JMP 指令操作数到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000110，数据灯显示 JMP 指令码跳转地址 00000001。

3、检查内存
保持 K8、K6 状态不变
1）01HD7~D0 ；在数据开关上置好要查看的地址。
2）按 A2 键 ； A2 信号完成“输入地址”功能。此时，BUS 灯会显示输入的地址 00000001。
3）K8 置位置“3” ；置 K8 于“检查”内存状态。微地灯 A10-A0显示“检查”内存指令微地址100 0011 0000。

4）按 A1 键 ；检查 01H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000001。数据灯显示数据 01000000。

4）按 A1 键 ；检查 02H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000010，数据灯显示数据 01000011。

5）按 A1 键 ；检查 03H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000011，数据灯显示数据 01010000。

6）按 A1 键 ；检查 04H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000100，数据灯显示数据 01000011。

7）按 A1 键 ；检查 05H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000101，数据灯显示数据 11010000。

8）按 A1 键 ；检查 06H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址{00000110}，数据灯显示数据 00000001。；因为本程序只用到了 01~06，共 6 个存储单元，此时全部检查完毕。

4、运行程序
1） K8 置位置“2” ；置 K8 于“输入”状态。微地灯 A10-A0显示“输入”面 板指令微地址 100 0010 0000。

2）1K6 ；合上 K6，为单指令运行状态。
3）按 A3 键 ；总清，清除地址灯和数据灯和其它寄存器。
4）01HD7~D0 ；在数据开关上置好地址。
5）按 A2 键 ；完成“输入地址”功能。BUS 灯显示输入的地址 00000001，微地灯 A10-A0显示“输入”面 板指令微地址 100 0001 0000。
6）K8 置位置“1” ；K8 拨到“运行”程序状态。微地灯 A10-A0显示“运行”面板指令微地址000 0000 0000。
7）00011010 D7~D0 ；在数据开关上置好表演数据 00011010。(可以自行设定)
9）按 A1 键 ；执行“IN”指令。读入数据 00011010，此时， 地址灯显示 00000001。

10）按 A1 键 ；执行“OUT”指令。此时，地址灯显示 00000010，SA 灯显示 00011010。

11）按 A1 键 ；执行“CMA”指令。此时，AD 灯显示 00000011，SA 灯显示00011010。

12）按 A1 键 ；执行“OUT”指令。此时，地址灯显示 00000100，SA 灯显示 11100101。

13）按 A1 键 ；执行“JMP 1”指令。 继续按 A1 键，循环执行程序，数据 00011010 不断反复取反

左移 SA 表演程序操作：
1、预置地址
1） K8 置位置“2” ；置 K8 于“输入”状态。
2） 1K6 ；合 K6，使机器处于单指令运行状态。
3） 按 A3 键 ； A3信号清除相应寄存器，称为“总清”。
4） 00HD7~D0 ；在数据开关上置地址。
5） 按 A2 键 ；A2 信号完成“输入地址”功能。此时，BUS 灯会显示 输入的地址 00000000。
2、输入程序
保持 K8、K6 状态不变
1）01000000 D7~D0 ；在数据开关上置好 IN 指令码。
2）按 A1 键 ；输入 IN 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000000，数据灯显示 IN 指令码 01000000。

3）01000011 D7~D0 ；在数据开关上置好 OUT 指令码。
3）按 A1 键 ；输入 OUT 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000001，数据灯显示 OUT 指令码 01000011。

5）11000000 D7~D0 ；在数据开关上置好 SHL 指令码。
6）按 A1 键 ；输入 SHL 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000010，数据灯显示 SHL 指令码 11000000。

7）11011100 D7~D0 ；在数据开关上置好 JCN 指令码。
7）按 A1 键 ；输入 JCN 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000011，数据灯显示 JCN 指令码 11011100。

9）00000111 D7~D0 ；在数据开关上置好 JCN 指令的操作数。
10）按 A1 键 ；输入 JCN 指令操作数到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000100，数据灯显示 JCN 指令码 00000111。

11）11010000 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令码。
11）按 A1 键 ；输入 JMP 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000101，数据灯显示 JMP 指令码 11010000。

13）00000001 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令的操作数。
14）按 A1 键 ；输入 JMP 指令操作数到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000110，数据灯显示 JMP 指令码跳转地址 00000001。

15）00000011 D7~D0 ；在数据开关上置好 INR 指令码。
15）按 A1 键 ；输入 INR 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000111，数据灯显示 INR 指令码 00000011。

17）11010000 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令码。
18）按 A1 键 ；输入 JMP 指令码到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址00001000，数据灯显示 JMP 指令码 11010000。

19）00000001 D7~D0 ；在数据开关上置好 JMP 指令的操作数。
19）按 A1 键 ；输入 JMP 指令操作数到程序存储器。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00001001，数据灯显示 JMP 指令码跳转地址 00000001。

3、检查内存
保持 K8、K6 状态不变
1）00HD7~D0 ；在数据开关上置好要查看的地址。
2）按 A2 键 ； A2 信号完成“输入地址”功能。此时，BUS 灯会显示输入的地址 00000000。
3）K8 置位置“3” ；置 K8 于“检查”内存状态。微地灯 A10-A0显示“检查”内存指令微地址100 0011 0000。
4）按 A1 键 ；检查 01H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000000。数据灯显示数据 01000000。

4）按 A1 键 ；检查 02H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000001，数据灯显示数据 01000011。

5）按 A1 键 ；检查 03H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000010，数据灯显示数据 11000000。

6）按 A1 键 ；检查 04H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000011，数据灯显示数据 11011100。

7）按 A1 键 ；检查 05H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000100，数据灯显示数据 00000111。

8）按 A1 键 ；检查 06H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000101，数据灯显示数据 11010000。

9）按 A1 键 ；检查 04H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00000110，数据灯显示数据 00000001。

10）按 A1 键 ；检查 05H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址 00000111，数据灯显示数据 00000011。

11）按 A1 键 ；检查 06H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00001000，数据灯显示数据 11010000。

12）按 A1 键 ；检查 04H 地址上的数据。此时，地址灯显示该数据存放的地址00001001，数据灯显示数据 00000001。

因为本程序只用到了 01~10，共 10 个存储单元，此时全部检查完毕。
4、运行程序
1） K8 置位置“2” ；置 K8 于“输入”状态。微地灯 A10-A0显示“输入”面 板指令微地址 100 0010 0000。
2）1K6 ；合上 K6，为单指令运行状态。
3）按 A3 键 ；总清，清除地址灯和数据灯和其它寄存器。
4）00HD7~D0 ；在数据开关上置好地址。
5）按 A2 键 ；完成“输入地址”功能。BUS 灯显示输入的地址 00000000，微地灯 A10-A0显示“输入”面 板指令微地址 100 0001 0000。
6）K8 置位置“1” ；K8 拨到“运行”程序状态。微地灯 A10-A0显示“运行”面板指令微地址000 0000 0000。
7）00011010 D7~D0 ；在数据开关上置好表演数据 00011010。
8）按 A1 键 ；执行“IN”指令。读入数据 00011010，此时， 地址灯显示 00000000。

9）按 A1 键 ；执行“OUT”指令。此时，地址灯显示 00000001，SA 灯显示 00011010。

10）按 A1 键 ；执行“SHL”指令。此时，AD 灯显示 00000010，SA 灯显示00011010。

11）按 A1 键 ；执行“JCN 7”指令。 此时，地址灯显示 00000100，SA 灯显示 00000101。

15）按 A1 键 ；执行“INR A”指令。此时，AD 灯显示 00000111，SA 灯显示00110100。

16）按 A1 键 ；执行“JMP 1”指令。此时，地址灯显示 00001000，SA 灯显示 00110100。

17）执行“JMP 1”指令。 此时，地址灯显示 00001001，SA 灯显示 00110100。