《计算机组成原理》课程实验指导书

目录实验一运算器实验实验二微程序控制器实验47实验三主存储器扩展实验实验四12多级中断实验实验五19并行接口电路I/O实验（选做）附件1：25联机通信指南.27附件2：TEC-2计算机组成原理实验系统(照)

目 录 实验一 运算器实验. 1 实验二 微程序控制器实验. 4 实验三 主存储器扩展实验. 7 实验四 多级中断实验. 12 实验五 并行接口电路 I/O 实验（选做）. 19 附件 1： 联机通信指南. 25 附件 2： TEC-2 计算机组成原理实验系统(照). 27

实验一运算器实验一、实验目的及要求（1）了解运算器的工作原理。（2）验证运算器的运算结果。二、实验内容（1）在脱机状态下，验证运算器的运算结果。（2）在联机状态下，验证运算器的运算结果。注：除特殊说明，实验中所述将某开关置为“1”，即表示将开关拨向上，将某开关置为“0”即表示将开关拨向下。三、实验方法（步骤）（一）脱机方式（1）将TEC-2机功能开关FS1-FS4置为“0001”（2）将TEC-2机主脉冲置为单步方式，即STEP/CONT开关向STEP一边（3）用D0+0→RO将立即数DO置入寄存器RO，见表1。表1控制信号设置表（D0+0→RO）波特率开关数据开关SW2（共12位，最末三位未用）SW1（共12位）B口MI876MI543MI210未用SCISSHA口D15-D0(RO)011000111000000000000000AAAAH1）按表1设置各控制信号（MI8-MIO为垂直板元件V60SW2：A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1)。2）按表1设置十六位数据开关（为：“AAAAH”，即“1010101010101010")。3）按压一次STEP键后，立即数DO即置入寄存器RO中。（4）用D1+0-→R1将立即数D1置入寄存器R1，见表2。表2控制信号设置表（D1+0-R1）波特率开关数据开关SW2（共12位，最末三位未用）SW1（共12位）BMI210未用A口SCISSHMI876MI543D15-D0(R1)0110001110000000000100005555H1）按表2设置各控制信号（MI8-MI0为垂直板元件V60SW2：A口、B口、SCI、SSH为垂直板元件V61SW1)。2）按表2设置十六位数据开关（为：“5555H”，即“0101010101010101"）

1 实验一 运算器实验 一、实验目的及要求 （1）了解运算器的工作原理。 （2）验证运算器的运算结果。 二、实验内容 （1）在脱机状态下，验证运算器的运算结果。 （2）在联机状态下，验证运算器的运算结果。 注：除特殊说明，实验中所述将某开关置为“1”，即表示将开关拨向上，将某开关置为“0”， 即表示将开关拨向下。 三、实验方法（步骤） （一）脱机方式 （1）将 TEC-2 机功能开关 FS1-FS4 置为“0001”。 （2）将 TEC-2 机主脉冲置为单步方式，即 STEP/CONT 开关向 STEP 一边。 （3）用 D0+0→R0 将立即数 D0 置入寄存器 R0，见表 1。 表 1 控制信号设置表（D0+0→R0） 波特率开关 数据开关 SW2（共 12 位，最末三位未用） SW1（共 12 位） MI876 MI543 MI210 未用 A 口 B 口 （R0） SCI SSH D15-D0 011 000 111 000 0000 0000 00 00 AAAAH 1) 按表 1 设置各控制信号（MI8-MI0 为垂直板元件 V60 SW2；A 口、B 口、SCI 、SSH 为 垂直板元件 V61 SW1）。 2) 按表 1 设置十六位数据开关（为：“AAAAH”，即“1010 1010 1010 1010”）。 3) 按压一次 STEP 键后，立即数 D0 即置入寄存器 R0 中。 （4）用 D1+0→R1 将立即数 D1 置入寄存器 R1，见表 2。 表 2 控制信号设置表（D1+0→R1） 波特率开关 数据开关 SW2（共 12 位，最末三位未用） SW1（共 12 位） MI876 MI543 MI210 未用 A 口 B 口 （R1） SCI SSH D15-D0 011 000 111 000 0000 0001 00 00 5555H 1）按表 2 设置各控制信号（MI8-MI0 为垂直板元件 V60 SW2；A 口、B 口、SCI 、SSH 为垂直板元件 V61 SW1）。 2）按表 2 设置十六位数据开关(为：“5555H”，即“0101 0101 0101 0101”)

3）按压一次STEP键后，立即数D1即置入寄存器R1中。(5）对于RO和R1进行部分算术、逻辑运算可参看表3。将开关S2S1SO置于“110”状态时，指示灯将显示ALU白的运算结果。将开关S2S1SO置于“000”状态时，指示灯将显示SVZC的状态(H25=S，H26=V，H27=Z，H28=C)。OZAS000T00000000000T0000001000T0001HHesssHSSSSHSSSsHSSSSNTYOZAS0000000T000T000T0001000T000T0000與粉HHHsSssHSsSSNT00000000000000000000000000000000LAS0000口VT0000000T0000000T0000000T000T00TTO100T00TLOTTO100TTOs筝ZMS000000000TLO000001000T009LSITLOTLOTLOTLOTLOTLOTOTLO关位开能功2

2 3）按压一次 STEP 键后，立即数 D1 即置入寄存器 R1 中。 (5) 对于 R0 和 R1 进行部分算术、逻辑运算可参看表 3。 将开关 S2 S1 S0 置于“110”状态时，指示灯将显示 ALU 的运算结果。 将开关 S2 S1 S0 置于“000”状态时，指示灯将显示 SVZC 的状态(H25=S，H26=V，H27=Z， H28=C)

（二）联机方式（1）启动TEC-2机，进入监控程序状态（具体方法见“附件：联机通讯指南”）（2）用“A”命令输入程序在命令行提示符状态下输入(""为回车符，下同)：A800屏幕将显示：0800:之后继续输入：MOV RO,AAAA/MOVR1,5555/ADDRO,RISUBRO,R1VORRO, R1/ANDRO,R/RET//（3）用“G”命令执行程序在命令行提示符状态下输入G800执行上面输入的程序（4）用“R”命令观察运行结果及状态在命令行提示符状态下输入：RV观察运行结果及状态（对应每条语句，一一进行记录）屏幕将显示：PC=0800....R0=55555R1=5555.........F-000001110800:2C00MOVRO,AAAA（5）用“T”或“p”命令单步执行，用“R”命令观察结果及状态在命令行提示符状态下输入：T/或P/（6）察看执行结果及状态重复执行第四步，观察执行结果及状态，四、执行结果分析五、结论六、实验体会3

3 （二）联机方式 （1）启动 TEC-2 机，进入监控程序状态 (具体方法见“附件：联机通讯指南”) （2）用“A”命令输入程序 在命令行提示符状态下输入(“↙”为回车符,下同)： A800↙ 屏幕将显示： 0800： 之后继续输入： MOV R0，AAAA↙ MOV R1，5555↙ ADD R0，R1↙ SUB R0，R1↙ OR R0，R1↙ AND R0，R1↙ RET↙ ↙ （3）用“G”命令执行程序 在命令行提示符状态下输入 G800↙ 执行上面输入的程序 （4）用“R”命令观察运行结果及状态 在命令行提示符状态下输入： R↙ 观察运行结果及状态（对应每条语句，一一进行记录） 屏幕将显示： R0=5555 R1=5555 . PC=0800 . .F=00000111 0800：2C00 MOV R0，AAAA （5）用“T”或“P”命令单步执行，用“R”命令观察结果及状态 在命令行提示符状态下输入： T↙ 或 P↙ （6）察看执行结果及状态 重复执行第四步，观察执行结果及状态， 四、执行结果分析 五、结 论 六、实验体会

实验二微程序控制器实验一、实验目的及要求（1）掌握微程序控制器的工作原理。（2）掌握微程序的设计方法。二、实验内容在联机状态下，进行将内存单元ADDR1的内容与内存单元ADDR2的内容相加，结果存到ADDR2单元中的微程序的设计。三、实验方法（步骤）把用绝对地址表示的内存单元ADDR1的内容与内存单元ADDR2的内容相加，结果存到ADDR2单元中指令格式：D4XXADDR1ADDR2功能：[ADDR1]+[ADDR2]>[ADDR2]（一）微程序0000OE00A0B55402PC→AR,PC+1→PC:0000OE0010F00002MEM→AR:0000MEM>Q:OE00OOFO00000000OEO0A0B55402PC→AR,C+1→>PC:000010F0MEM→AR:OE0000020000OE0100EO0000MEM+Q>Q:Q→>MEM,CC#=0:0029030010200010（二）启动TEC-2机，进入监控程序状态（具体方法见“附件：联机通讯指南”所述）（三）输入到由900H开始的内存单元中（1）用E命令输入微码在命令行提示符输入状态下输入：E900屏幕将显示：0900:之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键）0000OE00A0B554020000OE0010F000020000OE000OFO00004

4 实验二 微程序控制器实验 一、实验目的及要求 （1）掌握微程序控制器的工作原理。 （2）掌握微程序的设计方法。 二、实验内容 在联机状态下，进行将内存单元 ADDR1 的内容与内存单元 ADDR2 的内容相加，结果存到 ADDR2 单元中的微程序的设计。 三、实验方法（步骤） 把用绝对地址表示的内存单元ADDR1的内容与内存单元ADDR2的内容相加，结果存到ADDR2 单元中 指令格式： D4XX ADDR1 ADDR2 功能： [ADDR1]+[ADDR2]→[ADDR2] （一）微程序 PC→AR, PC+1→PC: 0000 0E00 A0B5 5402 MEM→AR: 0000 0E00 10 F0 0002 MEM→Q: 0000 0E00 00F0 0000 PC→AR,C+1→PC: 0000 0E00 A0B5 5402 MEM→AR: 0000 0E00 10 F0 0002 MEM+Q→Q: 0000 0E01 00E0 0000 Q→MEM, CC#=0: 0029 0300 1020 0010 （二）启动 TEC-2 机，进入监控程序状态 （具体方法见“附件：联机通讯指南”所述） （三）输入到由 900H 开始的内存单元中 （1）用 E 命令输入微码 在命令行提示符输入状态下输入： E900 ↙ 屏幕将显示： 0900： 之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键） 0000 0E00 A0B5 5402 0000 0E00 10 F0 0002 0000 0E00 00F0 0000

0000OE00A0B5540200020000OE0010 F0000000EO00000E010029030010200010/（2）用“D”命令查看输入微码：在命令提示符下输入：D900/屏幕将显示：090000000E00A0B554020000OE0010F00002540209080000OE00OOFO00000000OE00A0B5000009100000OE0010 F0000200000E0100E009180029030010200010...观察内容是否正确（四）将微码加载到微控存中（1）用A命令输入加载微码的程序在命令行符的提示下输入：A800屏幕将显示：0800:之后继续输入：MOV微码在内存中的首地址Rl,900MOVR2,7；共7条微指令MOVR3,100/;微码在微控存中的首地LDMCV加载微控指令RET!(2）用G命令运行加载微码的程序在命令提示符状态下输入：G800微码便装入起始地址为100H的微控存中（五）输入程序，运行新指令（1）用A命令输入程序在命令行提示符状态下输入：A820/屏幕将显示：0820:之后继续输入：MOVR0,0023/MOV[A00], ROMOV[A01],RONOP/NOP/NOP/RETV5

5 0000 0E00 A0B5 5402 0000 0E00 10 F0 0002 0000 0E01 00E0 0000 0029 0300 1020 0010↙ （2）用“D”命令查看输入微码： 在命令提示符下输入： D900↙ 屏幕将显示： 0900 0000 0E00 A0B5 5402 0000 0E00 10 F0 0002 0908 0000 0E00 00F0 0000 0000 0E00 A0B5 5402 0910 0000 0E00 10 F0 0002 0000 0E01 00E0 0000 0918 0029 0300 1020 0010 . 观察内容是否正确 （四）将微码加载到微控存中 （1）用 A 命令输入加载微码的程序 在命令行符的提示下输入： A800↙ 屏幕将显示： 0800： 之后继续输入： MOV R1，900↙ ;微码在内存中的首地址 MOV R2，7↙ ;共 7 条微指令 MOV R3, 100↙ ;微码在微控存中的首地 LDMC↙ ;加载微控指令 RET↙ (2) 用 G 命令运行加载微码的程序 在命令提示符状态下输入: G800↙ 微码便装入起始地址为 100H 的微控存中 （五）输入程序，运行新指令 （1）用Ａ命令输入程序 在命令行提示符状态下输入： Ａ820↙ 屏幕将显示: 0820： 之后继续输入： MOV R0, 0023↙ MOV [A00], R0↙ MOV [A01], R0↙ NOP↙ NOP↙ NOP↙ RET↙

(2)用“E”命令输入新指令在命令提示符状态下输入：E826/屏幕将显示：0826:之后继续输入：D4000A00 0A01(3）用“U”命令察看输入的程序在命令提示符状态下输入：U820/屏幕将显示：2C000023MOVR0, 00230820:0822:34000A00MOV[0A00],RO0824:34000A01MOV[0A01], RO0826:D400DWD4000827:0A00ADCRO, RO0828:R0,R10A01ADC0829:ACOORET::.（4）用“G命令执行程序在命令提示符状态下输入：G820/（5）察看执行结果用“D”命令察看运行结果在命令行提示符状态下输入：DA00/屏幕将显示：0A00002300460A01单元为0046，即为执行的结果。四、执行结果分析五、结论六、实验体会6

6 (2) 用“E”命令输入新指令 在命令提示符状态下输入： E826↙ 屏幕将显示： 0826： 之后继续输入： D400 0A00 0A01↙ (3) 用“U”命令察看输入的程序 在命令提示符状态下输入： U820↙ 屏幕将显示： 0820： 2C00 0023 MOV R0, 0023 0822: 3400 0A00 MOV [0A00]，R0 0824： 3400 0A01 MOV [0A01], R0 0826: D400 DW D400 0827: 0A00 ADC R0, R0 0828: 0A01 ADC R0,R1 0829: AC00 RET . . . （4）用“G 命令执行程序 在命令提示符状态下输入： G820↙ （5）察看执行结果 用“D”命令察看运行结果 在命令行提示符状态下输入： DA00↙ 屏幕将显示： 0A00 0023 0046 . . 0A01 单元为 0046，即为执行的结果。 四、执行结果分析 五、结 论 六、实验体会

实验三主存储器扩展实验一、实验目的及要求（1）了解主存储器扩展的工作原理，掌握主存储器扩展的硬件电路设计方法。（2）掌握主存储器数据区传送的程序设计方法。（3）该实验为综合性实验，涉及数字电子技术、汇编语言程序设计、计算机组成原理课程的知识点。二、实验内容（1）采用6116（2K*8位）RAM存储器芯片，扩展2组2K*16位主存储器空间（8000H-87FFH、8800H-8FFFH）。（画出硬件电路原理图）（2）在TEC-2主存储器扩展实验模块板上进行硬件连线：用TEC-2DEBUG及汇编语言编写向800OH-87FFH、8800H-8FFFH存储单元置数的程序：在TEC-2主存储器扩展实验模块板与PC机上调试程序。三、实验方法（步骤）（一）实验电路原理图主存储器扩展实验电路原理图，如图1所示。138AB[0.. 10]A11115rob1AB122Y.DE8DBS3393BadnaDO/AB133HIDEABF92D0D1012D2l3EGZAY4RAB14[-5D41052B6ps!15Ds!AB151613-D820..0o/GI16ttbDRi470La8.23.A[sT2661621JE20MIMW.RE18AMRO.ABIOARIlAB9ABMAB8DE829DB8339D0ABO80010DDL103oRD2JDERaD3ABD3DAD4+S397ABSA品DBB?-06TCE-2主机D1DBEA23238221gDE2DROL19MAD 6616.19An.6616DB13DEIADERDEIS18S185DR6DB[0. .7]DB[8..15]图1主存储器扩展实验电路原理图7

7 实验三 主存储器扩展实验 一、实验目的及要求 （1）了解主存储器扩展的工作原理, 掌握主存储器扩展的硬件电路设计方法。 （2）掌握主存储器数据区传送的程序设计方法。 （3）该实验为综合性实验，涉及数字电子技术、汇编语言程序设计、计算机组成原理课程的知 识点。 二、实验内容 （1）采用 6116（2K*8 位）RAM 存储器芯片，扩展 2 组 2K*16 位主存储器空间（8000H-87FFH、 8800H-8FFFH）。 （画出硬件电路原理图） （2）在 TEC-2 主存储器扩展实验模块板上进行硬件连线；用 TEC-2 DEBUG 及汇编语言编写向 8000H-87FFH、8800H-8FFFH 存储单元置数的程序，在 TEC-2 主存储器扩展实验模块板与 PC 机上调 试程序。 三、实验方法（步骤） （一）实验电路原理图 主存储器扩展实验电路原理图，如图 1 所示。 图 1 主存储器扩展实验电路原理图

（二）实验接线布局图主存储器扩展实验接线布局图，女如图2所示。/MMWO NCGNDOA1001000100i0100A9OWEOWEA8O/OEO/OE0A70-0-0oo611661160AS0OICSOICS①②0100oAMERQo01010A2 AI0 A0OAB15OAB14OWEO/WEOAB13OAB12O/OEO/OEOAB11OAB10o6116o6116OAB9OAB8O-O/YO0/CSOICS??OAB7OAB6O-0/Y10oOAB5OAB4O-O/Y2OAB3OAB2138O-O/Y3OABIOABOOO/Y4O-O/Y548808% 97O-0Y6G2AG1图2主存储器扩展实验接线布局图（三）接线（用直径0.2的单股导线）(1）输出允许接地6116芯片①.②③.④右侧/OE均接地（扩展板的左上方）(2）接扩展板的读，写信号6116芯片①②，③，④右侧/WE均接/MMW（扩展板的左上方）（3）接6116芯片地址总线A0-A10(6116芯片①左侧)接AB0-AB10(138芯片的左侧）（4）6116芯片片选接138译码器1）6116芯片①.②右侧/CS均接/Y0(138芯片右侧）2）116芯片③，右侧/CS均接/Y1(138芯片右侧接138译码器的输入(5)1）AB15接G1(138芯片左侧）2）AB14接G2B(138芯片左侧)3）AB13接C(138芯片左侧）4）AB12接B(138芯片左侧)5）AB11接A(138芯片左侧)6）/MERQ接G2A(138芯片左侧)(6）内存扩展板与TEC-2主机相连将TEC-2机50芯扁平电缆线与扩展板相连（注意：50扁平电缆线与扩展板方向不要接反，扁平电缆线红线向上）（四）启动TEC-2机，进入监控程序状态（具体情况方法见“附件：联机通讯指南”所述）（五）单步命令实验（1）从8000H开始的内存单元实验8

8 （二）实验接线布局图 主存储器扩展实验接线布局图，如图 2 所示。 （三）接线（用直径 0.2 的单股导线） (1) 输出允许接地 6116 芯片①,②,③,④右侧/OE 均接地(扩展板的左上方) (2) 接扩展板的读,写信号 6116 芯片①,②,③,④右侧/WE 均接/MMW(扩展板的左上方) (3) 接 6116 芯片地址总线 A0-A10(6116 芯片①左侧)接 AB0-AB10(138 芯片的左侧) (4) 6116 芯片片选接 138 译码器 1）6116 芯片①,②右侧/CS 均接/Y0(138 芯片右侧) 2）116 芯片③,④右侧/CS 均接/Y1(138 芯片右侧 (5) 接 138 译码器的输入 1）AB15 接 G1(138 芯片左侧) 2）AB14 接 G2B(138 芯片左侧) 3）AB13 接 C(138 芯片左侧) 4）AB12 接 B(138 芯片左侧) 5）AB11 接 A(138 芯片左侧) 6）/MERQ 接 G2A(138 芯片左侧) (6) 内存扩展板与 TEC-2 主机相连 将 TEC-2 机 50 芯扁平电缆线与扩展板相连 （注意：50 扁平电缆线与扩展板方向不要接反，扁平电缆线红线向上） （四）启动 TEC-2 机，进入监控程序状态 （具体情况方法见“附件：联机通讯指南”所述） （五）单步命令实验 （1） 从 8000H 开始的内存单元实验 GND /MMW /MERQ AB15 AB13 AB11 AB9 AB7 AB5 AB3 AB1 AB14 AB12 AB10 AB8 AB6 AB4 AB2 AB0 138 /Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /Y5 /Y6 6116 ① /WE /OE /CS 6116 ③ /WE /OE /CS 6116 ② /WE /OE /CS 6116 ④ /WE /OE /CS G2A G1 A B C G2B /Y7 图 2 主存储器扩展实验接线布局图 NC A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

1）用“E”命令输入数据在命令行提示符状态下输入：E8000/屏幕将显示：8000:之后继续输入：00001111222233334444μ555566667777888899992）用“D”命令查看输入的数据在命令行提示符状态下输入：D8000/屏幕将显示：800000001111222233334444555566667777800888889999 ---观察内容是否正确（2）从8800H开始的内存单元实验1）用“E”命令输入数据在命令行提示符状态下输入：E8800屏幕将显示：8800:之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键）00001111222233334444555566667777888899992）用“D”命令察看输入的数据在命令行提示符状态下输入：D8800/屏幕将显示：880000001111222233334444555566667777880888889999...观察内容是否正确（六）连续程序实验采用TEC-2DEBUG及汇编语言编写程序：将8000H-87FFH、8800H-8FFFH的2组2K*16位存储单元分组依次置为000100020003：07FF（1）从8000H开始的内存单元实验1）用“A”命令输入程序在命令行提示符状态下输入：A800屏幕将显示：0800:之后继续输入：MOVR0,8000VMOVR1,0000gMOVR2,800/9

9 1）用“E”命令输入数据 在命令行提示符状态下输入： E8000↙ 屏幕将显示： 8000： 之后继续输入： 0000 1111 2222 3333 4444μ 5555 6666 7777 8888 9999↙ 2）用“D”命令查看输入的数据 在命令行提示符状态下输入： D8000↙ 屏幕将显示： 8000 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8008 8888 9999 ┈ 观察内容是否正确 （2）从 8800H 开始的内存单元实验 1）用“E”命令输入数据 在命令行提示符状态下输入： E8800↙ 屏幕将显示： 8800： 之后继续输入：（每个数值间用空格键分开，输入完毕用回车键） 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8888 9999↙ 2）用“D”命令察看输入的数据 在命令行提示符状态下输入： D8800↙ 屏幕将显示： 8800 0000 1111 2222 3333 4444 5555 6666 7777 8808 8888 9999 . 观察内容是否正确 （六）连续程序实验 采用 TEC-2 DEBUG 及汇编语言编写程序：将 8000H-87FFH、8800H-8FFFH 的 2 组 2K*16 位存 储单元分组依次置为 0001 0002 0003 . 07FF。 （1）从 8000H 开始的内存单元实验 1）用“A”命令输入程序 在命令行提示符状态下输入： A800↙ 屏幕将显示： 0800： 之后继续输入： MOV R0，8000↙ MOV R1，0000↙ MOV R2，800↙