【计算机组成原理】实验八：指令部件模块及时序与启停实验

实验八：指令部件模块及时序与启停实验

一、实验目的

1、掌握指令部件的组成方式。

2、熟悉指令寄存器的打入操作，PC计数器的设置和加1操作，理解跳转指令的实现过程。

3、掌握时序产生器的组成方式

4、熟悉起停电路的原理

二、实验要求

1、按照实验步骤完成实验项目，掌握数据打入指令寄存器IR1、PC计数器的重置，PC计数器自动加1和实现跳转指令的方法。

2、按照实验步骤完成实验项目，了解程序如何开始、停止运行，用示波器观察时序，并且画出时序图。

三、实验说明

3.1 指令部件模块实验的构成

1、1片74LS374作为指令模块的指令寄存器IR1，另1片74LS374作为地址锁存器IR2。8芯插座PC-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆把数据输入端连接到数据总线上。

2、2片74LS161作为PC计数器。

3、2片74LS245（同时只有1片输出）作为当前地址的输出。8芯插座PC-OUT作为地址输出端，可通过短8芯扁平电缆把地址输出端连接到地址总线上。

4、1片74LS153来实现多种条件跳转指令（JZ，JC，JMP等跳转指令）。

图1 指令部件模块实验的构成

3.2 指令部件模块原理

图2 指令部件模块原理

1、指令寄存器IR1（74LS374）的 EIR1为低电平并且IR1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入IR1，IR1的输出就作为本系统内的8位指令I0~I7。在本系统内由这8位指令可最多译码256条不同的指令，通过编码可对应出这些指令在微程序存储器中入口地址，并且输出相应的微指令。

2、2片74LS161组成了PC计数器，它由信号ELP、信号PC-O、脉冲PCCK来控制PC计数器+1和PC计数器置数操作。在停机状态下，由控制台置起始地址，给出打入脉冲并置入74LS161。当ELP=0，PCCK有上升沿时可重新置PC值。当PCO=0、ELP=1， PCCK是上升沿时把当前PC计数器加1，并且把PC计数器的值作为地址输出到地址总线上。

3、置EIR2为低电平，并且IR2CK有上升沿时，数据总线的数据打入IR2锁存器后，置IR2-O=0，PC-O=1时，把IR2的值作为地址输出到地址总线上。

4、74LS153是4选1的芯片，可通过JS0、JS1来选择用JC还是JZ来实现条件跳转的指令。

JS1	JS0	功 能
0	0	选择JZ 当通用寄存器为0时跳转
0	1	选择JC 当进位寄存器为0时跳转
1	0	选择JN 提供给用户自定义，JN=0跳转
1	1	重新设置当前PC指针，实现JMP指令

3.3控制信号说明

*信号名称*	*作 用*	*有效电平*
IR1CK	IR1的工作脉冲	上升沿有效
IR2CK	IR2的工作脉冲	上升沿有效
PCCK	PC计数器工作脉冲