计算机组成原理 程序计数器实验

程序计数器实验

实验环境

计算机组成原理实验环境

实验目的

1. 连接程序计数器、地址寄存器、存储器与指令寄存器，理解程序计数器的作用。
2. 掌握使用微命令通过程序计数器从存储器中读取指令和数据的方法。

实验要求

1. 做好实验预习，实验之前填写好表 7-4 至表 7-7 ，读懂实验电路图，熟悉实验元器件的功能特性和使用方法
2. 按照实验内容与步骤的要求进行实验,对预习时填写好的微命令进行验证与调试，遇到问题请冷静、独立思考，认真仔细地完成实验。
3. 写出实验报告。

实验电路

本实验使用的主要元器件有：8 位数据锁存器 74Ls273 , 4 位二进。11 计数器 74LS163 、三态输出的总线收发器74LS245，2Kx8 静态随机存储器 6116，时序发生器，与非门、与门、指示灯等．芯片详细说明请见附录。
图 7.1 为本实验数据通路总框图，其中程序计数器 PC 由 2 片 74LS163 级联构成， IR 和 AR 均为一片 74LS273 ， RAM为一片 6116 芯片，△ 表示三态门 74LS245 ， 时序发生器为虚拟实验系统提供的虚拟组件。
实验电路中涉及的主要控制信号如下：

1. LDIR：IR 的加载信号，与 T3 脉冲配合将总线上的数据打入 IR 中 。LDIR 和 T3 通过与门进行与运算之后连接到 74LS273 芯片的 CP 引脚，当 LDIR=l 时在 T3 的上升沿将指令锁存到 IR 并发送给数据显示灯。
2. MR ：芯片 74LS273 的清零信号，低电平有效。本实验恒置为 1 。
3. CE ：6116片 选信号。为 0 时 6116 正常工作。
4. OE ：存储器读信号． CE = 0， OE = 0 时为读操作，实验中将其接地，恒置为 0 。
5. WE：存储器写信号，与 T3 脉冲配合实现存储器写操作。WE 和 T3 通过与非门进行与非运算之后连接到 6116 芯片的 WE 引脚， WE 引脚低电平有效。在 CE = 0 ， OE = 0 的条件下，当 WE = 1 且 T3 = 1 时进行写操作，否则进行读操作。
6. LDAR：AR 的地址加载信号，与 T3 脉冲配合将总线上的地址打入 AR 中。LDAR 和 T3 通过与门进行与运算之后连接到 74LS273 芯片的 CP 引脚，当 LDAR = 1 时在 T3 的上升沿将地址锁存到 AR 。
7. SW-BUS ：开关输出三态门使能信号，为 0 时将 SW7~SW0 数据发送到总线。
8. PC-BUS：PC 输出三态门使能信号，为 0 时将 PC 的值输出到总线。
9. RC：PC 的清零信号，为 0 时 PC 为清零模式，本实验恒置为 1 。
10. LOAD ：PC 的置数信号，为 0 时 PC 工作在置数模式，可在此模式下为 PC 设置初始值。
11. ENT和ENP: PC的使能信号，当 LOAD＝ 1且 ENT = 1 、ENP = 1 时，PC 工作在计数模式。本实验将这两个信号恒置为 1（用于芯片级联的 ENT、ENP 引脚除外）。
12. LDPC: PC 的加载信号，与 T4 通过与门进行与运算之后连接到 74LS163 芯片的 CP 引脚，当 LDPC = 1 时，在 T4 的上升沿执行清零、置数或者计数操作。
    

实验原理

       实验电路如图 7.1 所示，程