【机组】指令控制模块实验的解密与实战

🌺一、 实验目的

1. 掌握指令部件模块原理；
2. 熟悉跳转指令的实现过程；
3. 理解数据打入指令寄存器IR1。

🌼二、 实验内容

1. PC计数器置数；
2. PC计数器+1；
3. 置当前指令寄存器。

🌻三、 实验详情

实验1：PC计数器置数

● 二进制开关H0~H7作为数据输入，置05H（对应开关如下表）。

● 置控制信号如下：

● 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在IR2CK上产生一个上升沿，把当前数据总线数据打入IR2锁存器，按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在PCCK上产生一个上升沿，将IR2锁存器中的地址打入PC计数器（2片74LS161）中，这样的操作过程可实现无条件跳转指令。若要观测输出结果，再置信号PC-O=0，此时PC计数器把其内容作为地址输出到地址总线上，地址总线上的指示灯IAB0~IAB7应显示05H。

实验2：PC计数器加1

● 完成实验1后，重置各控制信号如下：

按脉冲单元中的PLS2脉冲按键，在PCCK上产生一个上升沿，因PC-O=0，PC计数器将加1，PC计数器为06H，并且输出至地址总线。此时地址总线上的指示灯IAB0~IAB7应显示06H。

实验3：置当前指令寄存器

● 二进制开关H0~H7作为数据输入，置5FH（对应开关如下表）。

● 置控制信号如下：

● 按启停单元中的运行按键，使实验平台处于运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在IR1CK上产生一个上升沿，把当前数据总线数据5FH打入IR1锁存器，表示当前运行的指令码为5FH。此时指令寄存器的指示灯I0~I7应显示5FH。

🍀四、 实验步骤

此次实验涉及到使用地址总线，故需将PC-OUT用短8位扁平电缆连接地址总线AJ1；连接机箱平台右侧的二进制输入，故需连接将PC-IN用短8位扁平电缆连接二进制开关单元J03，其余具体连线如下.

实验1  PC计数器置数

（1）step1：在表1连线基础上，置二进制输入为05H，具体设置如下.

各控制信号如下.

实验平台处于运行状态，按下机箱的PLS1脉冲按键，在IR2CK产生上升沿，将当前数据打入锁存器。再次按下机箱的PLS2脉冲按键，在PCCK产生上升沿，将锁存器内容打入PC计数器，此时置PC-0为0，地址总线上应显示05H。

实验2  PC计数器+1

（1）step1：使实验平台处于实验1状态下，重置二进制输入信号如下。按下机箱的PLS2脉冲按键，在PCCK产生上升沿，由于PC-0为0，PC计数器将加1，此时地址总线上应显示06H。

实验3  置当前指令寄存器

（1）step1：使实验平台处于运行状态，置二进制输入数据为5FH，如下.

置控制信号如下.

按下机箱的PLS1脉冲按键，此时地址总线上应显示5FH。

🌿五、 实验结果

实验1  PC计数器置数

实验1的整体连线图

实验1的数字显示05H图

实验1的地址总线显示101

实验2  PC计数器+1

实验2的整体连线图

实验2的数字显示06H

实验2的地址总线显示110

实验3  置当前指令寄存器

实验3的整体连线图

实验3的指令寄存器显示0101，1111

🌷六、 实验体会

通过对实验操作以及结果分析，我掌握了指令部件模块原理，并且理解了熟悉跳转指令的实现过程和学会如何设置数据打入指令寄存器IR1的方法。此次实验1、2、3联系密切，均为同一实验平台相同连线下进行，故实验操作完成较快。此处需要注意的是实验1的地址总线的显示问题，在地址总线全亮的情况下大多认为是实验机箱故障。而仔细阅读实验操作手册可以发现大多没注意到地址总线的变化前提是置PC-0为0即二进制输入H17为0，此时地址总线灯才会变化显示出101即05H。实验2、3未遇到问题，注意按下PLS1与PLS2的顺序即可。

📝总结

计算机组成原理领域就像一片广袤而未被完全探索的技术海洋，邀请你勇敢踏足数字世界和计算机组成原理的神秘领域。这是一场结合创造力和技术挑战的学习之旅，从基础概念到硬件实现，逐步揭示更深层次的计算机结构、指令集架构和系统设计的奥秘。