计算机组成原理实验指导2012(共48页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上计算机组成原理实验指导河南大学计算机与信息工程学院2011年TEC-XP实验设备概述TEC-XP实验设备是由清华大学科教仪器厂和清华大学计算机系联合研制，并通过教育部鉴定的实验系统。TEC-XP是在原有TEC系列教学计算机系统的基础上，重新设计的新一代产品，进一步增加了用单片FPGA门阵列器件实现的CPU系统。该实验系统重点用于计算机组成原理、计算机系统结构等课程的硬件教学实验，还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。TEC-XP教学机的外观如图1所示。图1 TEC-XP教学机的外观TEC-XP教学机的系统结构如图2所示。图2

2、 TEC-XP教学机的系统结构图TEC-XP教学机的主要技术指标TEC-XP教学机的机器字长16位，即运算器、主存、数据总线、地址总线都是16位。（1）TEC-XP的内存地址分配如图3所示。其中0000H1FFFH的8K空间是由ROM构成的，存放洗的监控程序，2000H27FFH的2K空间是由RAM构成的工作区。该教学机还可以进一步完成存储器扩展的教学实验，扩展地址从4000H开始。图3 TEX-XP教学机的内存分配（2）运算器由4片位片结构器件级联而成，片间用串行进位方式传递进位信号。ALU实现8种算术与逻辑运算功能，内部包括16个双端口读出、单端口写入的通用寄存器，和一个能自行移位的乘商寄

3、存器。设置C（进位标志位）、Z（零标志位）、V（溢出标志位）、S（符号标志位）四个状态标志位。（3）控制器采用微程序和硬布线两种控制方案实现，可由实验者自由选择。TEC-XP教学机的面板结构TEC-XP教学机的面板结构如图4所示，控制部件主要由运算部件ALU、控制部件组合逻辑控制器和微程序处理器、存储部件ROM和RAM、控制存储器等芯片构成。用户输入部分在面板的最下方，自左向右分别是工作模式选择开关、运算器控制信号输入开关、数据输入开关三个部分。系统中的输出结果可由面板上的发光二极管状态得到。图4 TEX-XP教学机的面板TEC-XP教学机的脱机和联机工作方式TEC-XP教学机可以采用脱机和联

4、机两种工作方式。脱机工作方式是指所有操作在TEC-XP教学机上完成，通过控制按钮、数据开关等硬件的设置来控制TEC-XP教学机的工作，执行结果在发光二极管上查看。这种方式适合于需要做硬件级别实验时使用。联机工作方式是指，TEC-XP教学机通过串口与PC连接，由PC运行仿真终端软件PCEC（路径一般为：D:大板可编程器件内容P），在监控状态下对TEC-XP教学机的工作进行操作控制。这种方式适合于需要大量数据输入和输出的实验中使用。图5 TEC-XP教学机的串口工作模式选择开关在每次使用TEC-XP教学机进行实验之前，都应先选择当前教学机应工作的状态，这由面板左下方的5个黑色控制开关的状态决定，工

5、作模式的选择如表1所示。其中“1”表示开关上拨，“0”表示开关下拨，“X”表示该开关无用。表1 工作模式选择开关状态开关状态工作模式00110连续运行程序、采用组合逻辑控制器、联机、16位机00010连续运行程序、采用微程序控制器、联机、16位机11110单步运行程序、手动设置指令、采用组合逻辑控制器、联机、16位机11010单步运行程序、手动设置指令、采用微程序控制器、联机、16位机1XX0016位机、脱机运算器实验TEC-XP教学机串口的状态寄存器TEC-XP教学机是通过串口（可编程串行接口8251A）与PC连接的，在联机操作中，PC机对教学机的访问是通过对其数据端口和控制状态端口来完成的

6、。TEC-XP教学机的COM1口（左侧）的数据端口地址为80H，控制与状态口地址为81H；COM2（右侧）的数据端口地址为82H，控制与状态口地址为83H。TEC-XP教学机与PC机的联机操作方法1、将TEC-XP教学机放在实验台上，连接好电源线，关上实验箱侧边的电源开关。2、使用串行通信线连接TEC-XP教学机与PC机的串口。（该串口连接已由实验室老师完成）3、将TEC-XP教学机的工作模式选择开关设置为00110。4、打开TEC-XP教学机的电源开关，检查面板上的发光二极管状态是否正常。5、打开PC机，在D:大板可编程器件内容P路径下找到PCEC16.EXE文件，并运行；注意：监控程序运行

7、时需要选择连接串口，此时应选的是当前所连PC机的串口，而不是TEC-XP教学机的串口。实验时可尝试选择串口1或串口2，其他设置一般不用改动，直接回车即可。6、按下TEC-XP教学机的面板左下角的RESET和START按键，当主机上显示如下内容时，表示已进入TEC-XP教学机的的监控程序，可以开始联机实验。TEC-XP CRT MONITORVersion 1.0 April 2001Computer Architecture Lab. ,Tsinghua UniersityProgrammed by He Jia注意：提示符“”是TEC-XP教学机监控程序的提示符。TEC-XP教学机的监控命令

8、当TEC-XP教学机在联机工作方式下时，应使用PC来控制教学机的工作。在PC机的监控状态下，监控命令与DOS系统的DEBUG命令相似，具体命令格式及含义如表2所示。表2 教学机的监控命令格式及含义命令名称命令格式功能汇编命令Aadr输入单条指令，并将汇编之后的机器代码存入相应的内存单元中。有错误提示，但功能并不完善反汇编命令Uadr从指定或默认地址开始反汇编15条指令，并将结果显示处理执行程序命令Gadr从指定或默认地址开始连续运行一个用户程序单条指令执行命令TadrPadr从命令指定或PC指定地址开始单条执行指令显示/修改寄存器内容命令Rreg当R命令不带参数时只是显示所有寄存器的内容；当R

9、命令带参数时显示指定寄存器的内容，并可修改其值显示存储器内容命令Dadr从指定或默认地址开始显示内存128个存储字的内容修改存储器内容命令Eadr从指定或默认地址开始逐字显示每个内存字的内容并等待用户键入一个新值存回该单元，用空格切换各个单元，用回车结束E命令的执行。其中，adr表示直接地址，reg表示寄存器，均是可选项。注意：以上监控命令与8086汇编系统中的DEBUG命令名相同，但命令格式不同，请注意使用时区分清楚。TEC-XP教学计算机的指令系统TEC-XP教学计算机的指令系统中共有48条指令，包含基本的传送类指令、算术逻辑运算类指令、IO访问指令、转移控制类指令、子程序调用和返回指令等

10、。根据指令的不同功能，指令的操作数个数为03个，操作数可以使用立即数寻址方式、寄存器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、寄存器相对寻址方式等，但每条指令中的操作数寻址方式都是固定的，只能按照对应的格式使用，不能随意更改。1、指令系统的分组TEC-XP教学计算机中，按照每条指令的功能和实际的执行步骤，将指令分成了A、B、C、D共4组，每条指令的所属组详见具体的指令描述。A组中的指令执行时，一般只是完成通用寄存器间的数据运算或传送，在取指后可一步完成。B组中的指令，一般需要完成一次内存或I/O读、写操作，在取指后可两步完成：第一步把要使用的地址传送到地址寄存器ARH、ARL中，第二步执行内

11、存或I/O读写操作。C组中的指令，在取指后可三步完成：其中CALR在用两步读写内存后，第三步执行寄存器间的数据传递；而其它指令在第一步置地址寄存器ARH、ARL，第二步读内存（即取地址操作数）、计算内存地址、置地址寄存器ARH、ARL，第三步读、写内存。D组中的指令，完成两次读、写内存操作，在取指之后可四步完成。2、指令的一般格式该指令系统中包含有单字长指令（16位）和双字长指令（32位），其指令的一般格式如下所示。 15 8 7 4 3 0操作码目的寄存器号源寄存器号I/O端口地址/相对偏移量立即数/绝对地址/变址偏移量所有指令的操作码均为8位的，（记作IR15IR8），每位的含义如下：IR

12、15、IR14用于区分指令组：0X表示A组，10表示B组，11表示、D组；C、D组的区分还要用IR11，IR11=0为C组，IR11=1为D组。IR13用于区分基本指令和扩展指令：基本指令该位为0，扩展指令该位为1。IR12用于简化控制器实现，其值恒为0。IR11IR8用于区分同一指令组中的不同指令。若指令中使用寄存器寻址方式，则可使用的寄存器共有16个，分别为R0R15，其中R4，R5，R6为专用寄存器，分别作为R4堆栈指针；R5程序计数器PC；R6指令当前地址寄存器IP；其余13个寄存器作为通用寄存器供用户编程用。3、指令系统下面按照指令字长和指令中操作数的个数，分类介绍每条指令，在以下描

13、述中，使用默认的助记符如下：SR源操作数寄存器；DR目的操作数寄存器；PC程序计数器；OP指令操作码。 单字、无操作数指令，共8条15 87 0OP0000 0000格式：指令格式含义指令类型PSHF状态标志（C、Z、V、S、P1、P0）入栈B组基本指令POPF弹出栈顶数据到状态标志寄存器B组基本指令RET子程序返回B组基本指令CLC清进位标志位C= 0A组扩展指令STC置进位标志位C= 1A组扩展指令EI开中断，置中断允许位INTE1A组扩展指令DI关中断，置中断允许位INTE0A组扩展指令IRET中断返回D组扩展指令 单字、单操作数指令，共21条 15 87 0OPDR 00000000

14、SROFFSETI/O 端口指令格式含义指令类型DEC DRDRDR1A组基本指令INC DRDRDR1A组基本指令SHL DRDR逻辑左移（低位补0，高位移入C）A组基本指令SHR DRDR逻辑右移（高位补0，低位移入C）A组基本指令JR OFFSET无条件转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组基本指令JRC OFFSETC=1时，转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组基本指令JRNC OFFSETC=0时，转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组基本指令JRZ OFFSETZ=1时，转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组基本指令JRNZ OFFSETZ=0时，转移到ADR，ADR=原

15、PC值位移量A组基本指令IN I/O端口R0I/O端口从外设I/O端口读入字节数据到R0低8位B组基本指令OUT I/O端口I/O端口R0R0低8位数据写入外设I/O端口B组基本指令PUSH SRSR入栈B组基本指令POP DR弹出栈顶数据到DRB组基本指令RCL DRDR与C循环左移（C移入最低位，最高位移入C）A组扩展指令RCR DRDR与C循环右移（C移入最高位，最低位移入C） A组扩展指令ASR DRDR算术右移（最高位不变，最低位移入C）A组扩展指令NOT DRDR求反，即DR/DRA组扩展指令JMPR SR无条件转移到SR指向的地址A组扩展指令CALR SR调用SR指向的子程序C组

16、扩展指令JRS OFFSETS=1时，转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组扩展指令JRNS OFFSETS=0时，转移到ADR，ADR=原PC值位移量A组扩展指令 单字、双操作数指令，共12条 15 87 4 3 0OPDRSR指令格式含义指令类型ADD DR , SR不带进位加A组基本指令SUB DR , SR不带进位减A组基本指令AND DR , SR逻辑与A组基本指令CMP DR , SR比较（SRDR的结果影响标志位）A组基本指令XOR DR , SR逻辑异或A组基本指令TEST DR , SR测试(做与操作，但不改变操作数，只影响标志位）A组基本指令OR DR , SR逻辑或A组

17、基本指令MVRR DR , SR寄存器间传送数据A组基本指令LDRR DR，SRDRSRB组基本指令STRR DR,SRDRSRB组基本指令ADC DR , SR带进位加A组扩展指令SBB DR , SR带进位减A组扩展指令 双字、单操作数指令，2条 15 87 0OP0000 0000ADR指令格式含义指令类型JMPA ADR无条件转移到地址ADRB组基本指令CALA ADR调用首地址在ADR的子程序D组基本指令 双字、双操作数指令，2种格式格式1：15 87 0OPDR 00000000 SRDATA基本指令含义指令类型MVRD DR，DATADRDATAB组基本指令LDRA DR，ADR

18、DRADRC组扩展指令STRA ADR，SRADRSRC组扩展指令15 87 0OPDR SRDATA格式2：指令格式含义指令类型LDRX DR，OFFSETSRDR OFFSET+ SRC组扩展指令STRX OFFSETDR，SROFFSET+ DR SRC组扩展指令实验项目设置与安排计算机组成原理实验一共有5个实验，总共18个学时。实验项目学时安排实验一 TEC-XP教学机环境熟悉2学时实验二 运算器实验4学时实验三 存储器实验2学时实验四 微程序控制器实验4学时实验五 TEC-XP汇编语言程序设计2学时实验六 中断实验4学时合计18学时实验注意事项1、硬件芯片级实验，避免用手、金属物直接

19、碰触芯片，以防静电损坏芯片；2、进行硬件连接、或长时间不用时，请关闭实验箱电源；3、按时到达实验室（608），认真实验，做好数据记录，课下完成实验报告；实验一 TEC-XP教学机环境熟悉实验目的1、 学习和了解TEC-XP教学实验系统监控命令的用法；2、 学习和了解TEC-XP教学实验系统的指令系统；3、 学习和了解TEC-XP教学实验系统汇编程序设计方法。实验内容1、 熟悉TEC-XP教学机与PC机的联机操作过程；2、 练习常用的TEC-XP教学机监控命令；3、 在监控状态下输入给定的汇编程序，进行单步跟踪执行，并观察结果；4、 编写指定功能的汇编语言程序，并调试通过。实验要求使用教学机前，

20、熟悉TEC-XP教学机的各个组成部分及其使用方法。实验学时2学时实验步骤1、完成TEC-XP教学机与PC机的联机操作详细步骤见概述部分的“脱机和联机工作方式”。2、练习常用的TEC-XP教学机监控命令（1）R命令（查看或修改寄存器内容）在命令行提示符状态下输入：R ；显示寄存器内容在命令行提示符状态下输入：R R0 ；修改寄存器R0的内容，再用R命令查看修改的结果。（2）用D命令显示存储器的内容在命令行提示符状态下输入：D 2000 ；显示从地址2000H开始的128个字的内容；连续使用不带参数的D命令，起始地址会自动加128（即80H）。（3）用E命令修改存储器的内容在命令行提示符状态下输入

21、：E 2000屏幕显示地址2000单元的原有内容，可输入更改值；然后再用D命令显示修改的结果。注意：用E命令连续修改内存单元的值时，每修改完一个，按一下空格，系统会自动给出下一个内存单元的值，等待修改；按回车则退出E命令。3、输入给定的汇编程序，单步跟踪执行，并观察结果（1）输入如下形式的程序，请单步跟踪执行，说明程序功能。2000：MVRD R0，AAAA ;MVRD与R0之间有且只有一个空格，其他同2002：MVRD R1，5555 2004：ADD R0，R12005：AND R0，R12006：RET ;程序的最后一个语句，必须为RET指令2007：若输入有误，系统会给出提示并显示出错

22、地址，只需在该地址用A命令重新输入正确的指令即可。（2）输入如下形式的程序，请单步跟踪执行，说明程序功能。 2000： IN 80 ;输入数据保存于R0寄存器的低8位中 2001： CMP R0 , 30 2002： JRC EXIT 2003： CMP R0 , 39 2004： JRNC EXIT 2005： OUT 80 ; R0- I/O PORT 2006： RET 2007： 实验报告要求本次实验需完成实验报告一份。实验二 运算器实验实验目的1、深入了解AM2901运算器的功能与具体用法；2、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。实验内容在脱机方式下，对于给定指令分析其执行

23、过程中运算的步骤，通过对AM2901运算器所需控制信号的设置，使之完成运算，并核对运算结果。实验要求1.实验前，认真了解AM2901运算器的基本结构，预习所需实验的内容，并在课前填写实验步骤表格，对于实验数据和实验结果进行预期性的分析，以提高实验效率；2.实验过程中，要按正确流程操作，防止损坏设备，分析可能遇到的各种现象，判断结果是否正确，记录运行结果。3.实验之后，认真写出实验报告，包括对遇到的各种现象的分析，实验步骤和实验结果。实验学时4学时实验原理图2-1 Am2901的数据通路1、运算器数据通路TEC-XP教学机的运算器主要采用4片Am2901芯片级联组成，每片Am2901芯片实现4位

24、运算，4片芯片级联成16位的运算器。Am2901芯片的组成包括：1个4位的算术逻辑单元ALU、16个4位的通用寄存器、1个4位的乘商寄存器Q和若干个多路选择开关。Am2901的数据通路如图2-1所示。（1）算术逻辑单元ALUALU有两个数据输入端R和S。R端的数据来源有三个寄存器A、数据线D、数值0；S端的数据来源有四个寄存器A、寄存器B、乘商寄存器Q、数值0。在RS的各种组合中除去没有意义的和重复的，只有8种有效的组合。ALU的数据来源由控制信号I2I1I0决定，其控制方式如表2-1所示。ALU可完成两个操作数的加、减、与、或、异或等多种操作，操作类型的控制有控制信号I5I4I3决定，其控制

25、方式如表2-2所示。ALU若要实现乘除等其他运算，可使用串行算法来完成。ALU的输出结果可保存到通用寄存器、乘商寄存器Q，并且可以将其值乘除2之后再保存，该过程控制由I8I7I6和SSH控制，其控制方式如表2-3、表2-5所示。ALU根据其运算的结果会产生4个标志位符号标志位F3、零标志位F=0、溢出标志位OVR和进位标志位Cn+4。ALU运算后标志位设置可有多种不同的方式，其设置控制由SST控制信号决定，其控制方式如表2-6所示。（2）通用寄存器组Am2901中的通用寄存器组是由16个寄存器构成，具有双端口读写电路。可以通过A口、B口输入的地址（4位地址）选择寄存器，将其值送入A、B锁存器。

26、其中A口地址指定的寄存器是只读的，B口地址指定的寄存器是可读写的。A、B锁存器可作为ALU的输入数据，ALU输出的结果值也可以保存到B口指定的寄存器中，而且在写寄存器时，可以通过通用寄存器组入口处的三选一多路开关，选择写入ALU结果值，或其左移（乘2）、右移（除2）之后的结果。（3）乘商寄存器乘商寄存器Q是为配合ALU的乘除运算而设置的。该寄存器输入端有三选一多路开关，可选择ALU输出结果、或乘商寄存器Q本身的内容作为其输入数据，同时还可以将这两个输入值左移（乘2）、右移（除2）之后，再送入Q中。（4）最低进位信号CinAm2901的基本运算是加法电路，其减法功能的实现是通过对减数求补而完成的

27、。因此，在ALU运算时，应使用SCI控制位设置最低进位信号Cin的状态，具体控制方式见表2-4。2、Am2901的级联结构一片4位的Am2901芯片的引脚信号如图2-2所示。其中A3A0、B3B0用于输入选中的通用寄存器地址（00001111分别对应于R0R15）；I8I0用于运算过程的控制信号；D3D0用于输入外部数据；Y3Y0用于输出运算的结果；CP为时钟信号；/OE为选通信号；RAM3、RAM0为运算结果左右移时的移出位；Q3、Q0为乘商寄存器Q左右移时的移出位；Cy、F=0、Over、F3分别为进位标志位、零标志位、溢出标志位、符号标志位；Cin为外部输入的最低进位位。图2-2 Am2

28、901芯片的引脚信号TEC-XP教学机的16位运算器是采用4片Am2901芯片级联而成的，各芯片之间采用串行进位方式，具体连接图如图2-3所示。该运算器进行运算时，需要对4个芯片加同样的A、B口地址、I8I0控制信号，通过对选定的16位通用寄存器（每4位分属4个芯片）、或外部数据D的运算，产生Y输出，以及标志位状态。图2-3 4片Am2901芯片的级联结构3、Am2901时钟信号的作用在Am2901的每个ALU操作周期内，ALU各部件的执行时间是不同的，具体操作过程如图2-4所示图2-4 Am2901时钟信号的作用4、实验控制信号开关说明该实验是在完全脱机的方式下完成的。实验过程中，使用实验箱

29、面板下方标有micro switch 1和micro switch 2的两个红色开关（控制信号顺序如图2-5所示），设置24位的运算控制信号。运算完成后，通过实验箱面板中间位置的发光二极管观察运算结果。实验过程中可能会用到外部输入数据，则可通过实验箱面板右下方的16个黑色数据开关设置。图2-5 Micro switch开关信号顺序5、指令举例指令1：MVRD R0,0FFFFH分析：（1）该指令是使用立即数为寄存器赋值的，立即数应从数据总线拨入，经ALU传送至目的寄存器R0，因此，ALU的数据来源应选择D、0，即I2-I0取值为111。（2）该赋值指令中的数据必须经过ALU才可写入通用寄存器，

30、可使用FFFFH+0R0的操作，因此，ALU的运算类型应选择算术加；I5- I3取值为000。（3）ALU的运算结果应保存至B口地址指定的通用寄存器中，即I8-I6取值为011，同时B口地址输入R0的地址（0000）。（4）其余信号：A口地址无用，为任意值；SST取000（标志位保持不变，传送类指令不影响标志位状态）；SSH00（不移位）；Sci00（Cin=0）。指令2：ADD R0, R1分析：（1）该指令是加法运算指令，因此，ALU的运算类型应选择算术加；I5-I3取值为000。（2）两个操作数都是通用寄存器，故，ALU的数据来源应选择A、B；I2-I0取值为001，且A口地址为0001

31、，B口地址为0000，I8-I6取值为011（将ALU的输出保存至B口指定寄存器）。（3）其余信号：SST001（按照运算结果设置标志位，加法指令正常影响标志位）；SSH00（不移位）；Sci00（Cin=0）。指令3：SUB R0 , R1分析：（1）该指令是减法运算指令，两个操作数都是通用寄存器，故，ALU的数据来源应选择A、B；I2-I0取值为001，且A口地址为0001，B口地址为0000，I8-I6取值为011（将ALU的输出保存至B口指定寄存器）。（2）由ALU数据的来源可决定，本次运算应使用B-A的方式，因此，结合I5-I3的组合形式，可取值001。（3）其余信号：SST001（

32、按照运算结果设置标志位）；SSH00（不移位）；Sci01（使用Cin=1的值作为减数求补时末位应加上的1）。实验步骤1、预习Am2901运算器原理，并填写下表。（第一次实验之前务必完成）表1 运算器实验一验证内容运算I80SSTSSHSCIBA按START前按START后ALU输出SVZCALU输出SVZCMVRD R0 , 0101 000 00 000000 任意 0101 0101 0010MVRD R1 , 1010 000 00 00 0001 1010 1010 ADD R0 , R1 001 0000 0000 0001 SUB R0 , R1 SUB R1 , R0 OR R

33、0 , R1 AND R0 , R1 XOR R0 , R1 (R0R1)R0 2*R0R0 R0/2R0 2、实验方式设置将TEC-XP教学机左下方的5个功能开关设置为1*00（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。3、逐条指令执行，并核对结果完成初始化后，请按顺序控制运算器执行每条指令，每条指令执行时请记录按START前和按START后两个时刻的状态，若与预期结果不同，请查找问题并思考原因。4、预习Am2901运算器原理，并填写下表。（第二次实验之前务必完成）表2 运算器实验一验证内容运算I80SSTSSHSCIBA按START前按STA

34、RT后ALU输出SVZCALU输出SVZC 按照上次实验的步骤，继续完成验证型实验内容。思考问题1、每次运算，为什么按START之前和按START之后的结果会有不同？应使用哪个结果作为当前的运算结果？为什么？2、分析第二次实验内容中的R0-R2R0 和R8-R9R9 的结果，说明其中操作控制的区别。实验报告要求本次实验需完成实验报告一份，本次实验报告内容写出验证后“表1 运算器实验一验证内容”的内容，并对思考问题进行讨论。控制信号附录表表2-1 ALU数据来源控制I2I1I0 表2-2 ALU运算类型控制I5I4I3 表2-3 ALU数据传送控制I8I7I6 表2-4 最低进位Cin控制信号S

35、CISCICin典型指令000ADD、DEC011INC、SUB10CADC、SBB11TCLK2方波本实验中不使用表2-5 移位状态控制信号SSHSSH左移右移说明RAM0Q0RAM3Q3000*0*补0（逻辑左右移）01C*C*带进位移（循环移位）10Q3F3CYRAM0带Q同时移位（乘除时）11*F3OVRAM0补码右移注：RAM0指任意一个通用寄存器的最低位，RAM15指任意一个通用寄存器的最高位。表2-6 标志位状态控制信号SSTSST编码C Z V S说明000C Z V S四个标志位的值保持不变001Cy F=0 OVR F15接收ALU的标志位输出的值010内部总线对应的一位恢

36、复标志位原来的现场值0110 Z V S置“0”C，另三个标志位不变1001 Z V S置“1”C，另三个标志位不变101RAM0 Z V S右移操作，另三个标志位不变110RAM15 Z V S左移操作，另三个标志位不变111Q0 Z V S联合右移，另三个标志位不变实验三 存储器实验实验目的1、了解计算机中半导体存储器RAM、EPROM和E2PROM的功能和区别；2、理解并掌握半导体存储器芯片的扩展和验证方式；实验内容1、验证半导体存储器RAM的读写特性；2、使用给定的存储芯片进行存储器的容量扩展，扩展地址从4000H开始；3、对于扩展的存储芯片进行读写验证，并理解E2PROM的读写特性；

37、实验要求实验前先复习存储器字、位扩展的方法，并熟悉所做实验的内容。实验学时2学时实验步骤1、TEC-XP教学机现有RAM存储区的读写特性验证TEC-XP教学机的存储系统中，2000H27FFH的2K空间是由6116 RAM芯片构成的（详见概述部分的“主要技术指标”内容介绍）。随机存储器RAM的读写特性是：在不断电的情况下，CPU可以对该存储器的任何单元进行随机读写操作，其中内容可以长期保存；但该存储器是易失性的存储器，一旦断电，其中数据均被清空。本实验要在监控状态下，分别使用不同的监控命令对该RAM存储芯片的读写特性进行验证。由于是联机测试，需要将TEC-XP的功能开关先置为00110。（1）

38、检查FPGA下方的插针按下列要求短接标有“/MWR”“RD”的插针左边两个短接；标有“/MRD”“GND”的插针右边两个短接；标有“ROMLCS”和“RAMLCS”的插针短接。（2）使用E命令修改RAM中某存储单元的值在命令行提示符状态下输入： E 2020 屏幕将显示：2020 内存单元原值：按如下形式输入：2020 原值：2222（空格）原值：3333（空格）原值：4444（空格）原值：5555注意：E命令之后的地址应为200025FFH之间的某一个单元。（3）使用D命令查看所修改单元的内容 D 2020这里查看到的数据，应与上一步中输入的数据一致。（4）断电后重新启动教学机，使用D命令再

39、次查看所修改单元的内容 D 2020这里发现原来置入到这几个内存单元的值已经改变。因此，用户使用RAM时，必须在每次断电重启后，重新写入所需要的数据。（5）使用A命令输入一段指令序列 A 2000 按如下形式输入： 2000：MVRD R0，AAAA 2002：MVRD R1，5555 2004：AND R0，R1 2005：RET 2006：这里，对RAM使用A命令写入连续的指令不会出错。（6）单步方式执行以上指令序列，观察结果 T 2000 R0的值变为AAAAH，其余寄存器的值不变。 T R1的值变为5555H，其余寄存器的值不变。 T R0的值变为0000H，其余寄存器的值不变。（7）

40、教学机断电重启后，以上数据仍然会丢失2、给定E2PROM存储芯片的扩展连接 TEC-XP教学机中的RAM芯片和扩展对应的器件位置如图3-1所示。（1）将E2PROM芯片插入扩展插槽位置每台教学机配备2片E2PROM芯片，实验时应首先将这两个芯片插入指定区域标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座中。插入方法：将锁紧杆拨开，按正确的方向将芯片插入插座中，然后放下锁紧杆，固定芯片。注意：芯片插入时，应将带有半圆形缺口的一方朝左插入，一旦插反会导致芯片烧毁。（2）数据地址线连接将标有“DataBus 15-8”和“DataBus 7-0”的数据总线的指示灯下方的插针短接。将标有“AddressBus 15-8”和“AddressBus 7