模型机详细介绍

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1、模型机详细介绍模型机的结构非常复杂，如果对模型机的结果和工作原理不了解的话在做模 型机实验时将非常困难，所以在这里对模型机的结构、工作过程和控制器的控制 原理等做详细介绍，以让大家更好的进行模型机实验，从而进一步理解计算机组 成原理这门课程中的知识。1. 模型机的结构模型机主要由运算器、控制器、存储器、数据总线、输入输出和时序产生器 组成，模型机的结构图如图 1 所示。1) 运算器。运算器又由运算逻辑单元、数据暂存器、通用寄存器组成。在图1 模型机的结构图中， ALU 、 ALU_G 和 74299 组成运算逻辑单元，其中 ALU是由2个4位的74LS181串联成8位的运算器，ALU_G是AL

2、U-G 实现用于控制ALU的运算结果的输出，74299用74LS299实现用于对ALU 的运算结果进行移位运算;数据暂存器在图1中由DR1和DR2组成,DR1 和 DR2 都是用 74LS273 实现，它们用于存储运算器进行运算的两个操作 数;通用寄存器在图1中由R0、R1和R2组成,R0、R1和R2都是用74LS374 实现，它们用作目的寄存器和源寄存器。2) 控制器。控制器由微程序控制器、指令寄存器、地址寄存器和程序计数器 组成。在图1中微程序控制器表示为MContro 1,它里面存放了指令系统 对应的全部微程序，微程序控制器是由微控制存储器和 3 个 138 译码器实 现(A138、B1

3、38和P138),用于产生控制信号来控制各个组件的工作状 态；在图1中指令寄存器表示为IR,指令寄存器由一个74LS273实现， 用于存放当前正在执行的指令；在图1中地址寄存器表示为AR，地址寄 存器由一个 74LS273 实现，在读取或者写入存储器时用于指明要读取或 写入的地址；程序计数器在图1中由PC_G和PC组成，其中PC是由八 位二进制同步计数器实现，用于产生程序指针 pc 的下一个值， PC_G 由 PC-G 实现，用于存储程序的程序指针 pc 的值。(3) 存储器。存储器在图1中表示为MEN，存储器用静态随机存储器6116实 现，用来存储用户程序和数据。4) 数据总线。数据总线用于

4、连接运算器、存储器、输入输出等模块，数据总 线由 ccp_DataBus 实现。5) 输入输出。输入输出类似于键盘和显示器。(6)时序产生器。在图1中T1、T2、T3和T4等控制信号都是由时序产生器 生产，时序产生器由时序电路实现如图 2所示，时序产生器一个周期中产 生四个脉冲信号T1T4,这四个脉冲信号用于控制组件的执行顺序，组件 在这些信号的控制下有序的执行，一个周期中完成一条微指令的执行。图2 时序产生器2. 模型机的工作过程模型机的工作过程可以归纳如下：(1) 控制器把PC中的指令地址送往地址寄存器AR，并发出读命令。存储器 按给定的地址读出指令，经由存储器数据寄存器MDR送往控制器，

5、保存在指令 寄存器IR中。(2) 指令译码器ID对指令寄存器IR中的指令进行译码，分析指令的操作性 质，并由控制电路向存储器、运算器等有关部件发出指令所需要的微命令。(3) 当需要由存储器向运算器提供数据时，控制器根据指令的地址部分，形 成数据所在的存储单元地址，并送往地址寄存器AR，然后向存储器发出读命令， 从存储器中读出的数据经由存储器数据寄存器MDR送往运算器。（4）当需要由运算器向存储器写入数据时，控制器根据指令的地址部分，形 成数据所在的存储单元地址，并送往存储器地址寄存器AR,再将欲写的数据存 入存储器数据寄存器MDR，最后向存储器发出写命令，MDR中的数据即被写入 由 MAR 指

6、示地址的存储单元中。（5）一条指令执行完毕后，控制器就要接着执行下一条指令。为了把下一条 指令从存储器中取出，通常控制器把PC的内容加上一个数值，形成下一条指令 的地址，但在遇到 转移 指令时，控制器则把 转移地址 送入PC。控制器不断重复上述过程的 （1）到（5），每重复一次，就执行了一条指令，直 到整个程序执行完毕。3. 中央处理器中央处理器（CPU ）是计算机系统的核心组成部件，它通常包括控制器和运 算器两大部分。 CPU 所能完成的基本功能是读取并执行指令。这里将中央处理器作为一个整体来讨论。介绍了中央处理器的功能、计中央 处理器的组成、指令周期。1）中央处理器的功能计算机必须要有一个

7、控制并执行指令的部件，该部件不仅要与计算机的其他 功能部件进行信息交换，还要能控制它们的操作，这个部件就是中央处理器（CPU）。 CPU 硬件组织所完成的基本功能是：读取并执行指令。对于整个计 算机系统，它有如下几方面功能：（ 1）指令控制：控制指令按一定顺序执行。（ 2）操作控制：控制其他功能部件按指令要求进行操作。（3）时间控制：整个计算机系统程序的执行及各种操作实施都在严格的时 间控制下有条不紊地自动工作。（4）数据加工：对数据进行各种运算。2）中央处理器的组成根据计算机对 CPU 的要求， CPU 必须做如下事情：（1）取指令：读取某一主存单元的内容，并将其装入 CPU 的某个寄存器

8、中。（2）解释指令：对指令进行译码，以确定所需要的动作。（3）取数据：一条指令的执行可能要求存储器或 I/O 模块读取数据。（4）处理数据：一条指令的执行可能要求对数据完成某些算术或逻辑运算。（5）写数据：执行的结果可能要求写数据到存储器或 I/O 模块。显然，要完成这些事情，CPU需要由运算器（ALU）、控制器及寄存器组成。 如图3 所示为一个简化了的 CPU 构成。图 3 CPU 构成ALU 完成数据的实际计算或处理。控制器控制数据和指令移入 /移出 CPU并控制ALU的操作。寄存器用于CPU暂存数据和指令。3）寄存器组织在 CPU 中有两类功能寄存器：读者可见寄存器和控制状态寄存器。读者

9、可见寄存器：读者通过使用机器指令显式或隐式可访问的寄存器。它允 许机器语言或汇编语言的编程人员通过优化寄存器的使用来减少对主存的访问。 它们可以是以下寄存器：（1）通用寄存器：可被程序员指派各种用途。（2）数据寄存器：仅可用于保持数据而不能用于操作数地址的计算。（3）地址寄存器：用于保存地址，它可以有自身的某些通用性，也可以是 某种具体的寻址方式，如段指针、变址寄存器或堆栈指针等。（4）条件代码寄存器：用于保持条件代码，CPU硬件设置这些条件作为操 作的结果。通常机器指令允许这些位以隐式读出，但不能被程序员修改。（5）控制和状态寄存器：用于被控制器用来控制 CPU 的操作并被具有特权 的操作系

10、统程序用来控制程序的执行。大多数是读者不可见的。它们有：程序计数器（PC）：保存将要执行指令的地址。指令寄存器（IR）：保存当前执行的指令。存储地址寄存器（MAR）：保存CPU所访问存储器单元的地址。存储缓冲寄存器（MBR）：保存从内存中读出的数据或是将要写入内存的 数据。程序状态字（PSW）：保存运算或测试结果的各种条件码内容及中断和系 统工作状态等信息。4）指令周期CPU 从主存中取出一条指令到执行完这条指令的所有的操作所需要的时间 通常称为一个指令周期。由于指令从简单到复杂不尽相同，因此各种指令的指令 周期也是不同的。如图4所示的指令周期图。图 4 指令周期图一个指令周期通常又由若干个C

11、PU周期组成，CPU周期也称为机器周期。 而一个CPU周期又由若干个时钟周期组成，时钟周期是计算机中的最小处理单 位。CPU周期有定长和不定长两种，即固定或是可变时钟周期数。图5是采用 定长CPU周期的指令周期示意图。1T2T3T4- CT!：周期kCPU周期瑕指令指令周期 图5定长CPU周期的指令周期图 一条指令至少应包括取指令和执行指令这两个 CPU 周期，对于复杂的指令 可能就需要更多的 CPU 周期。4. 控制器控制器是计算机的核心部件，计算机的所有硬件都是在控制器的控制下完成 程序规定的操作的。控制器的基本功能就是把机器指令转换为按照一定时序控制 机器各部件的工作信号，使各部件产生一

12、系列动作，完成指令所规定的任务。控 制器有两大类：硬布线控制器和微程序控制器。模型机中采用的是微程序控制的 方式。41 控制器的功能和结构1）控制器的功能计算机是根据人们编写的放在主存中的程序来完成一系列任务的，但如何来 完成每一条指令的操作呢？这就需要控制器来“解释”，即把指令转化为按照一 定的时序来控制机器各部件的工作信号，使各部件产生一系列动作，完成指令所 规定的任务。计算机程序是由若干条指令组成的，而每一条机器指令又执行若干 条微指令，每条微指令又由若干个微操作组成，每个微操作控制实现微指令的硬 件逻辑电路。计算机对信息处理的过程就是不断地取指令、分析指令和执行指令。 所以控制器具有如

13、下基本功能：(1) 取指令。从主存中取出程序计数器(PC)所指下条待执行指令地址的 指令。(2) 分析指令。对取出的指令进行分析，指出它要做什么操作，产生相应 操作的操作控制信号。(3) 执行指令。根据分析指令的结果，得到“操作命令”和“操作数地址，” 产生一系列对各部件进行控制的信号序列，从而完成指令的执行。( 4 )对异常情况及中断请求处理。发生异常情况或设备发出中断请求时， 就暂停当前的程序并转到相应的中断服务程序，处理完后再返回到原程序中断处 继续执行。2) 控制器的组成 控制器由如下基本部分组成：(1) 程序计数器(PC)：用来存放下条将要执行的指令在主存中的地址。(2) 指令寄存器

14、(IR)：用来存放当前正在执行的指令。(3) 指令译码器(ID)：对指令寄存器中的指令的操作码进行译码，向微操 作控制信号形成部件提供特定的操作控制信号。(4) 时序发生器：用于产生机器所需的各种时序信号，以控制有关部件在 不同的时间完成的不同操作。(5) 微操作控制信号形成部件：根据不同的时序关系、操作码和有关的状 态标志给出所需要的微操作控制信号序列。(6) 中断机构：对异常情况及某些中断请求进行处理。(7) 总线控制逻辑：对总线上各部件使用总线进行仲裁。3) 控制器的结构控制器的结构可分为硬布线控制结构和微程序控制结构 ,在本模型机中采用 的是微程序控制结构。(1) 硬布线控制器：又称组

15、合逻辑控制器。用组合逻辑电路，将时序信号、 指令译码信息、条件状态标志信号等输入逻辑信号转换成一组各部件需要的控制 信号序列。(2) 微程序控制器：将指令的微操作信号编成微指令，存放在控制存储器 中。当机器运行时，一条一条地读出这些微指令，从而产生各部件所需要的微操 作控制信号。4.2 微程序控制器的原理及结构1) 微程序控制器的原理 微程序控制器的基本思想可以概括如下：(1) 将每种机器指令分解为若干条微操作序列，用若干条微指令来解释一 条机器指令。再根据整个指令系统的需要，编制出一套完整的微程序，预先存入 控制存储器中。(2) 将控制器所需要的微命令以微代码的形式编成微指令，存入控制存储

16、器中，这个控制存储器由只读存储器ROM构成。在计算机运行时，不断从控制 存储器中取出微指令，用其所包含的微命令来控制有关部件的操作。2) 有关术语与概念这里涉及两个层次，一层是机器指令级机器指令，它是程序员可以操作 的，放在主存中；另一层是微程序级微指令，它对程序员是透明的，不能操 作，而底层硬件设计者可以操作，存放在控制存储器中。（1）微命令：又称微信号，是直接作用于控制电路的控制命令，是控制信 号序列的最小单位。控制部件通过控制总线向执行部件发出各种微命令。（2）微操作：由微命令控制实现最基本的操作。（3）微周期：从控制存储器中读取一条微指令并执行完相应的所有微操作 所用的时间，通常是一个

17、时钟周期。（4）微指令：每个微周期所需的微命令组成一条微指令，它以二进制形式 编码存放在控制存储器中，一个控制存储器单元存放一条微指令。（5）微程序：由若干条微指令组成的有序序列。每条机器指令都对应着一 段微程序。3）微程序控制器的结构微程序控制器的组成结构如图6所示。指令寄存器微地址形成电路译码器下址凉制译码1微命令序列图6微程序控制器组成结构图（1）控制存储器（CM）：用来存放微程序的存储器，它是只读存储器。在 它的每个单元存放一条微指令的代码。它的字长就是微指令字的长度。（2）微指令寄存器（卩IR）：用于存放由控制存储器中读出的一条微指令。 它分为两大部分：一部分提供微命令的控制字段，其

18、代码直接或经过译码后产生 微命令；另一部分为顺序控制字段，它指明后续微地址的形成方式，以控制微程 序连续运行。（3）微地址形成电路：根据微指令寄存器中的顺序控制字段、机器指令及 有关状态等确定后续微地址形成的电路。（4）微地址寄存器（卩AR）：用于保存下一条微指令的地址。读取CM中 的微指令时是按微地址寄存器中指向的单元读取的，当微指令读出或执行完后，微地址形成电路将后续微地址输入到微地址寄存器中，为下次读取微指令作好准 备。4）机器指令的执行过程（1）在微指令序列中，有一些指令是进行公共操作的，如取指等。在一个 机器周期的开始，先执行取指操作，从主存中取出机器指令，送入指令寄存器， 修改程序

19、计数器PC的值。（2）根据指令译码器对指令译码，取出操作码通过微地址形成电路产生对 应的微程序入口地址，并送入微地址寄存器。（3）从被选中的单元中取出相应的一条微指令送入微指令寄存器。（4）微指令寄存器中的微指令操作控制字段经过译码或直接输出产生一组 微命令，送往有关的执行部件，在时序的控制下完成其规定的微操作。（5）微指令寄存器中的顺序控制字段及有关状态通过微地址形成电路产生 后续微地址，并输入到微地址寄存器中，继续读取下一条微指令。（6）执行完一条机器指令对应的一段微程序后，又返回到公共微程序取指。4.3 后续微地址的形成方法微指令要按顺序一条一条地执行下去，就要能确定下一条微指令的地址。

20、通 常有如下两 种方法：1）计数器方式（增量方式）计数器方式采用一个微地址计数器（U PC）来产生下一条微指令的微地址。当顺序执行微程序时，后续微指令地址由现行的微指令地址加上一个增量来产 生；当遇到转移时，根据测试条件将要转移的地址输入到u PC中。2）判定方式判定方式是一种直接给定与测试判定相结合的方式。后续微地址直接包含在 当前微指令的代码中。将指令中的微地址分成两部分：直接给定的高位部分和根 据判定条件形成的低位部分。在微指令的顺序控制段中设置或注明判定条件，即 微地址低位段的形成条件，则根据测试条件就可以形成不同的低位地址，产生不 同的微程序分支。5. 模型机的实验原理模型机在微程序

21、控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功 能。这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成， CPU 从内存中取 出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完 成，即一条机器指令对应一段微程序。本实验采用五条机器指令：IN （输入）、ADD （二进制加法）、STA （存数）、助记符 机器指令码 说 IN 0000 0000 ADD addr 0001 0000 STA addr 0010 0000 OUT addr 0011 0000OUT （输出）、JMP （无条件转移），其指令格式如下（前4位为操作码）: 明“INPUT DEVICE”中的开关状态-R

22、0XXXXXXXX 二进制加法 R0+addr - R0XXXXXXXX 存数 RO - addrXXXXXXXX 输出addr -LEDJMP addr 0100 0000 XXXXXXXX 无条件转移 addr -PC 其中IN为单字长(8位)指令，其余为双字长指令，XXXXXXXX为addr 对应的二进制地址码。图 7 模型机数据通路图根据模型机的数据通路图(如图 7 所示)和指令的要求定义微代码如下表 1 微代码定义微程序24212019181716151312109761控制信号S3SOMCNRDM17M16ABPuA5uA0表 2 A、B、P 字段A字段B字段P字段151413控制

23、信号121110控制信号987控制信号000000000001LDRI001RS G001P1010LDDR1010RD G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC G110LDPC表中A5A0为6位后续微地址，A、B、C为三个译码字段，分别由三个 控制位译码出多位。P字段中的P (1)P (4)是四个测试字位。其功能是根 据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现 微程序的顺序、分支、循环运行。B字段中的RS-B、RD-B、RI-B分别为源寄 存器选通

24、信号、目的寄存器选通信号及变址寄存器选通信号，其功能是根据机器 指令来进行三个工作寄存器RO、R1及R2的选通译码。A字段中的LDRI为从 输入设备组件中读入数据使能控制信号。系统涉及到的微程序流程如图 8 所示，这里“取指”是公用微指令，为了能确定不同机器指令有各自不同的微程序转向，我们在这里以指令寄存器的前4位 (IR7IR4)作为测试条件，引入了 P (1)指令测试字段，如此，对于五条机 器指令，就可以有五路P (1)测试分支，对于每一指令分别予以微程序解释。 由图8微程序流程图中可以看到，在执行机器指令IN的时候要执行三条微指令: 01、02和10，每个微指令需要一个CPU周期来执行，

25、所以执行一条机器指令IN 需要三个CPU周期。图 8 微程序流程图当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表 3即为将图 8 的微程 序流程图按微指令格式转化而成的二进制微代码表。表 3 二进制代码表微地址S3 S2 S1 S0M CN WEM17 M16ABPyA 5.yA0000 0 0 00 0 01 10 0 00 0 01 0 00 1 0 0 0 0010 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 0020 0 0 00 0 00 11 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 0030 0 0 00 0 00 11 1 00 0 00

26、0 00 0 0 1 0 0040 0 0 00 0 00 10 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 1050 0 0 00 0 01 10 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 0061 0 0 10 1 01 10 0 11 0 10 0 00 0 0 0 0 1070 0 0 00 0 00 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 0 1100 0 0 00 0 00 00 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 1110 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 1120 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01

27、 1 00 0 0 1 1 1130 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 0140 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 0150 0 0 00 0 10 10 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 1160 0 0 00 0 00 11 1 00 0 00 0 00 0 1 1 1 1170 0 0 00 0 00 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 1200 0 0 00 0 01 11 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 0210 0 0 00 0 01 11 1 01 1 0

28、1 1 00 1 0 1 0 0220 0 0 00 0 00 10 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 1230 0 0 00 0 01 10 0 00 0 00 0 00 0 0 0 0 1240 0 0 00 0 00 00 1 00 0 00 0 00 1 1 0 0 0250 0 0 00 1 11 00 0 01 0 10 0 00 0 0 0 0 1260 0 0 00 0 00 11 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 1270 0 0 00 1 11 00 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 0300 0 0 00 1 10 10 0 01 0

29、10 0 00 1 0 0 0 0本实验设计机器指令程序如表 4 所示。表 4 实验中机器指令解释表地址（二进 制）内容（二进制）助记符说明0000 00000000 0000IN将输入数据送R0寄存器0000 00010001 0000ADD 0AHRO+0A H R00000 00100000 1010地址0000 00110010 0000STA 0B HR00BH0000 01000000 1010地址0000 01010011 0000OUT 0BH0B H LED0000 01100000 1011地址0000 01110100 0000JMP 00H00HPC0000 10000

30、000 0000跳转地址0000 10100000 0001加数，可自定0000 1011求和结果保存在0B单元中本程序使用五条机器指令编写指令程序，内存映象（装入起始地址OOH）如表4。 本程序从输入设备组件中读入数据，与内存组件中地址为OAH中的数据进行相 加，和存入内存中的 OBH 中，并在输出设备组件中显示，本程序不断循环运行， 直到用户中断实验。6. 模型机连线说明模型机的组成结构复杂，引脚很多，所以连线很复杂，模型机的连线图如图 9 所示，在搭建模型机图的时候最好参考图1 中的模型机结构图，这里将模型机 分成五个部分来让大家看清模型机中各个组件的连线方法。这五个部分包括：模 型机各

31、个组件之间的数据连线、模型机微控中的控制信号的连线、模型机脉冲信 号的连线、模型机中用来对组件进行功能控制的开关的连线及开关值的设置、模 型机通用寄存器的连线。rTas0.I*MEMORV61H(O)7：r * * u ” r O* 7418373(3XUt 0, M IH l xc，图 9 模型机的连线图1）各个组件之间数据信号的连线如图 9 所以为模型机各个组件之间的数据信号连线图，在这个文档的同一目 录有个图片文件“模型机各个部件的连接关系.jpeg ”可以看得更清晰，其中大多 数用到了4、8、3 连线组，同时可以看到大多数组件是与数据总线相连接的。组 件之间的通路可以参考图 1 中各个

32、组件的连接关系。图 10 各个组件的数据信号连线图2）微程序控制信号的连线如图 10 所以为模型机微程序控制信号的连线图，在这个文档的同一目录有个 图片文件“模型机的控制信号连法.jpeg ”可以看得更清晰，其中主要是展示微控 制存储器的 24 个控制信号应该怎样连接到其他的各个组件，以控制它们的工作。图 11 各个组件的数据信号连线图微控制存储器输出的24为信号中A、B和P字段需要经过3个译码器译码出多 个控制信号，如表5所示，其中LDRI信号对应图1模型机结构图中的SW_G 使能控制信号，P1P4是用于微程序执行时的条件测试。表 5 A、 B、 P 字段的译码信号A字段B字段P字段1514

33、13控制信号121110控制信号987控制信号000000000001LDRI001RS G001P1010LDDR1010RD G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC G110LDPC3）脉冲信号的连线如图 11 所以为模型机脉冲信号的连线图，在这个文档的同一目录有个图片文 件“模型机脉冲信号的连接方法.jpeg ”可以看得更清晰，其中主要是展示从时序 产生器产生的四个脉冲信号 T1T4 怎样与其它组件连接， T1T4 的连接也可以 参考图1中T1T4控制的组件。图 12脉冲

34、信号的连线图4）开关的连线及开关值的设置如图 11 所以为模型机开关的连线及开关值的设置图，在这个文档的同一目录 有个图片文件“模型机开关信号及运行时应设置的值jpeg ”可以看得更清晰，开 关设置为那些值以让组件处于正常工作的状态。11B .费.aM9BS3E99I_$ = 4為：略人器：U弓*讥？L：%B.林.：一 一 一一出汁.*-.-.-.图 13 开关的连线及开关值的设置图5）通用寄存器的连线如图 11所以为模型机通用寄存器的连线图，在这个文档的同一目录有个图片文件“模型机通用寄存器连线.jpeg”可以看得更清晰，其中74LS139的输出 “1Y01Y2 ”输出到三个寄存器，“ 2Y

35、02Y2 ”也是输出到三个寄存器，指令寄存器的四个输出信号“Q0Q3”输出到74LS139的的输入对应“A1、B1、A2、 B2” ，B138译码器的控制信号“RS_G、RD_G”，用于指示源寄存器和目的 寄存器，它们都经过一个非门连接到74LS139的“G2A、G2B”两个引脚。通过 连法可以看出，指令的右边第1,2位用于指定源寄存器，指令的右边第3， 4位 用于指定目的寄存器。Krz牆冲FC SWA14 13 12& CM Q3 OE Q1 74LS374 (0)D7 OS CB D = D& CM DC765432118171615141312 11OB 0402 OO74LS374 (

36、1J07 M D3 D1 P 06 CM CS DO ；7 6 S 4 3 2 1 014 13 12 11 10 9 S 7mY-.2V22V12TO1YJ1V21Y1J|VD 74LS139 (0)_GZ B2 B1 .S2 1O1时百电昭Cl呈宝恋恋宜玄应壁邑五去址肚呂18 17 16 15 14 13 12 11品 07 OS * QJ 02 Q1 00 74LS273 (3)/CXR D7 05 m D1GCC CF IX D4 D2 C9876643210冷rri1S 17 16 1S 14 13 13 118 比 3 mj 874LS374 (2) D7 _. IM _ m _.

37、 DI _.7B&43210图 14 通用寄存器的连线图7. 模型机的运行方法（1）选择实验设备，将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中（2）搭建实验流程：根据模型机连线图 9,将已选择的组件进行连线.或者 也可以在系统的菜单栏中选择“实验”,再选择“模型机实验”即可。（3）输入机器指令:选择菜单中的“工具”，再选择“模型机调试”，在指 令输入窗口中输入如下指令：00000000000100000000100100100000000010110011000000001011010000000000000000000001 然后点击“输入”按钮，即可将程序输入到内存中，如图15所示。本实

38、验设计机器指令程序如下：地址（二进 制）内容（二进 制）助记符说明0000 00000000 0000IN R0“INPUT DEVICE”-R00000 00010001 0000ADD 0AH,R0R0+0AH-R00000 00100000 10100000 00110010 0000STA R0,0BHR0-0BH0000 01000000 10110000 01010011 0000OUT 0BH0BH-LED0000 01100000 10110000 01110100 0000JMP 00H00H-PC0000 10000000 00000000 1010运算数据自定0000 1

39、011求和结果（4）这里做的是个加法运算，第一个加数已经存入到内存的0000 1010单元 中，第二个加数是需要手工输入的。在实验运行面板中打开电源开关,选择“输 入”芯片，设置输入的数据后，双击连接“输入”芯片的单脉冲，如图16所示， 这样第二个加数就设置好了。图16 手动输入数据示意图（5）模型机有两种运行方式，一种是在实验面板中运行，一种是在模型机 调试窗口中运行。在实验面板中运行：如图 17 所以，在实验面板中双击单脉冲模型机即执行 一个时钟（一条微指令的执行需要 4 个时钟），在实验面板中双击连续脉冲模型 机则会按一个时钟接一个时钟的连续的执行直到关闭电源。收击单脉 冲执行一 牛时钟d叹击连续脉冲连 续的执行、IB 17 ie H S3 12 GRDOT 0,1 04 J3 02 rt1 Kr 护“图 17 在实验面板里运行示意图在模型机调试窗口中运行：在模型机调试窗口中点击“指令执行”选项卡， 在模型机调试窗口中点击“下一时钟”，模型机机执行到下一个时钟，点击“下 一微指令”，模型机机执行到下一个微指令，点击“下一指令”，模型机机执行 到下一条指令，如图 18所示。图 18 在模型机调试窗口中运行示意图6）模型机运行的时候，观察各个组件的状态，思考模型机的运行原理。