实验2 数据通路
时间：2023-12-06 23:37:01
一、实验类型
本实验为原理型 分析型
二、实验目的
（1）熟悉TEC-8模型计算机的数据通路结构
(2)掌握数据通道中控制信号的作用和用法
(3)掌握数据流的路径
三、实验设备
（1）TEC-8实验系统
四、实验电路
(1)数据通路实验电路框图
(2)数据通路控制信号和数据信号(包括运算器和存储器两部分)
如下所示：
| 运算功能 |
选择数据源 |
处理运算结果 |
数据指示灯 |
|||||||||
| M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
CIN |
SBUS |
LDC |
LDZ |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
| 1-逻辑运算 0-算术运算 |
算术加/减 逻辑与/或 |
选择寄存器送到A端口 |
选择寄存器送到B端口 |
低进位输入 |
发送开关数据DBUS |
保存C标志 |
保存Z标志 |
在T3上升沿写入RD1-RD0指定存器 |
ALU运算结果送往DBUS |
数据总线DBUS上的数据 |
ALU A端口数据 |
ALU B端口数据 |
存储器的控制信号和数据信号如下所示：
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
D7-D0 |
AR7-AR0 |
PC7-PC0 |
INS7-INS0 |
| 开关数据送往DBUS |
=1时，RAM左端口数据送DBUS |
=1时，DBUS数据写入RAM左端口 |
=1时，DBUS数据写入AR |
=1时，AR自 加1 |
=1时，DBUS数据写入PC |
=1时，PC自 加1 |
=1时，PC+IR低4位 |
=1时，右端口数据写入IR |
数据总线DBUS上的数据 |
RAM左端口地址 |
RAM右端口地址 |
RAM右端口读出的数据 |
注意：上述两个表格中，SBUS是同一个控制信号。
（3）操作模式
| 操作模式 DP SWC SWB SWA |
实验功能 |
| 1 0 0 0 |
启动程序运行 |
| 1 0 0 1 |
写存储器 |
| 1 0 1 0 |
读存储器 |
| 1 0 1 1 |
读寄存器 |
| 1 1 0 0 |
写寄存器 |
| 1 1 0 1 |
运算器组成实验 |
| 1 1 1 0 |
双端口存储器实验 |
| 1 1 1 1 |
数据通路实验 |
五、实验要求
（1）熟悉TEC-8模型计算机的数据通路及各种操作下数据流动路径和流动方向。
（2）做好实验预习，按要求预先填写实验步骤中各表格。
六、实验任务
（1）给R0-R3赋值（比如75H、28H、89H和32H）
（2）将R0-R3依次写入存储器20H-23H单元中（也可以是其他地址）
（3）将存储器20H-23H单元中的数据依次从内存读出，并写入R3-R0
七、实验步骤（参见教材第十章相应实验）
A. 微程序控制器方式
（1）将控制器转换开关拨到下方微程序位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置。打开电源。
（2）进行通用寄存器和存储器的读、写实验（操作模式设为1111）
在微程序控制器方式下，计算机的操作依次为：
复位 → 设置R0 → 设置R1 → 设置R2 → 设置R3 → 设置PC和AR → 将R0写入内存 → 将R1写入内存 →将R2写入内存 →将R3写入内存 → 重新设置PC和AR→读内存到R3 → 读内存到R2 → 读内存到R1 → 读内存到R0
a) 按下CLR复位键，注意此时uA5-uA0全灭，再按QD键。
b) 请预先填写下表内容，在实验箱上验证所写信号是否正确。如果不一致，请分析原因。按QD结束每个操作。（表中需写出每个操作步骤相关控制信号的0/1取值，并解释该步骤所执行的操作、实验现象，只需写出并解释与相应操作相关的控制信号和数据信号）
表1 微程序控制方式下数据通路实验（操作模式设为1111）
| 第一步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 开关设置R0 |
0FH |
0 |
0000 |
00 |
01 |
1 |
0 |
75H |
70H |
00H |
00H |
00H |
00H |
00H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00H |
00H |
ABH |
|||
| 第二步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 开关设置R1 |
32H |
0 |
0000 |
01 |
00 |
1 |
0 |
28H |
00H |
75H |
75H |
00H |
00H |
00H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00H |
00H |
ABH |
|||
| 第三步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 开关设置R2 |
33H |
0 |
0000 |
10 |
01 |
1 |
0 |
89H |
00H |
28H |
75H |
28H |
00H |
00H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00H |
00H |
ABH |
|||
| 第四步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 开关设置R3 |
34H |
0 |
0000 |
11 |
10 |
1 |
0 |
32H |
0FH |
89H |
75H |
28H |
89H |
00H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
00H |
00H |
ABH |
|||
| 实验操作及现象解释： 实验操作：将数75H写到寄存器 R0，数28H写到 R1，数89H写到R2，数32H写到R3。指示灯uA5~uA0显示0FH。在数据开关SD7~SD0上设置数75H。在数据总线 DBUS 指示灯D7~ D0上可以看到数设置得正确不正确，发现错误需及时改正。数设置正确后，按一次 QD 按钮，将SD7~SD0上的数写入寄存器R0，进入下一步。 依照写 R0的方式，在指示灯 uAS ~uA0显示32H时，将数28H写入 R1，在指示灯B7~B0观测寄存器 R0的值；在指示灯 uA5 ~uA0显示33H时，将数89H写入R2，在指示灯B7~ B0上观测R1的值；在指示灯 uAS ~uA0显示34H时，将数32H写入R3，在指示灯B7~ B0上观测R2的值。 现象解释： ①M=0、S3-S0=0：设置R0-R3的值时不需要用到74181，所以它的信号灯都为0 ②DRW=1：表示可以将数据总线的值写入寄存器中 ③ABUS=0：禁止将运算结果送往DBUS ④D7-D0：显示数据总线的值 ⑤A7-A0：显示A端口的值 ⑥B7-B0：显示B端口的值 ⑦SBUS=1：表示数据开关打开，将数据送入DBUS ⑧MBUS=0 MEMW=0 LAR=0 ARINC=0 LPC=0 PCINC=0 PCADDR=0 LIR=0 AR7-0=00H PC7-0=00H INS7-0=~：还没用到存储器，属于它的信号都为0，INS7-0为任意值，无意义。 ⑨RD1-0：设置A端口要读取哪个寄存器 ⑩RS1-0：设置B端口要读取哪个寄存器 |
||||||||||||||
| 第五步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 开关设置PC和AR初值 |
35H |
0 |
0000 |
00 |
11 |
0 |
0 |
20H |
75H |
32H |
75H |
28H |
89H |
32H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
00H |
00H |
ABH |
|||
| 实验操作及现象解释： 实验操作：指示灯uA5~uA0显示35H。此时指示B7~B0显示奇仔器R3的值。在数据开关SD7~SD0上设置地址20H。在数据总线 DBUS 指示灯D7~D0上可以看到地址设置得正确不正确。地址设置正确后，按一次 QD 按钮，将SD7~SD0上的地址写入地址寄存器AR7~AR0，进入下一步。 现象解释： ①M=0、S3-S0=0：设置R0-R3的值时不需要用到74181，所以它的信号灯都为0； ②RD1-0：设置A端口要读取哪个寄存器 ③RS1-0：设置B端口要读取哪个寄存器 ④D7-D0：显示数据总线的值 ⑤A7-A0：显示A端口的值 ⑥B7-B0：显示B端口的值 ⑦ABUS=0：禁止将运算结果送往DBUS ⑧DRW=0： ⑨SBUS=1： ⑩MBUS=MEMW=0：RAW禁止读写
|
||||||||||||||
| 第六步操作 |
uA5-0 |
M |
S3-S0 |
RD1-0 |
RS1-0 |
DRW |
ABUS |
D7-D0 |
A7-A0 |
B7-B0 |
R0 |
R1 |
R2 |
R3 |
| 将R0写入内存 |
36H |
1 |
1010 |
00 |
00 |
0 |
1 |
75H |
75H |
75H |
75H |
28H |
89H |
32H |
| SBUS |
MBUS |
MEMW |
LAR |
ARINC |
LPC |
PCINC |
PCADDR |
LIR |
AR7-0 |
PC7-0 |
INS7-0 |
|||
| 0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
20H |
20H |
72H |
|||
| 第七步操作 |
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