實驗內容
一、實驗原理
本系統設有內存與外設兩條地址總線。通過PC計數器提供內存（程序存儲器）地址，並由地址寄存器AR傳遞內存（數據存儲器）地址與外設地址。另外堆棧寄存器SP亦可視為地址寄存器，它的堆頂指針指向數據與程序的存取地址。
1.11位內存地址Addr
如上圖所示，本系統從提高信息存取效率的角度設計主內存地址通路，按現代計算機體系結構中最為典型的分段存取理念合成內存地址總線addr，在指令操作“時段”（取操作碼與取操作數），以當前程序指針PC為址,遇主內存數據傳遞“時段”以當前數據指針AR為址。addr地址的合成通路見下圖。其尋址范圍為0~7FFH。
2.16位外設地址AddBus
如上圖所示，本系統外設地址總線AddBus由地址鎖存器AR直接提供，在外設控制信號XRD、XWR、ALE的管理下，通過外DBUS數據總線完成外設信息由內到外或由外到內的傳遞。其尋址范圍為0~0FFFFH，可達64KB。
二、地址部件電路
三、地址總線手動在線實驗
將系統狀態設置為“手動”、“在線”
1.程序計數器實驗
如上圖所示的PC框由3片161構成按字方式尋址的11位PC計數器，計數器的輸入端與總線相連構成置數通路，計數器的輸出端途經三態門緩沖分離為兩條通路，其一與總線相連構成可讀通路，其二與地址寄存器（數據）集合組成內部存儲器地址總線。它的清零端由中央處理器單元直控，上電時PC計數器自動淸零，實驗中按【復位】鈕亦可實現計數器的手動淸零。
手控狀態，本實驗由下表定義的目的編碼控制PC計數器的預置與加1操作，並以准雙向I/O部件的S10~S0為計數器預置源。當IP=0時按單拍按鈕，遇E/M=0在脈沖下降沿把S10~S0的內容裝入PC計數器。遇E/M=1在脈沖下降沿PC計數器加1。
說明： “↓”表示下降沿有效
PC計數器的讀出操作由源編碼下表定義。
(1)PC程序計數器的寫入（PC的預置）
撥動“I/O輸入輸出單元”開關向程序計數器PC置數，操作步驟如下：0亮燈
(2) PC程序計數器的讀出（取指令的操作）
K23~K0置全“1”，滅M23~M0指示燈。令K10~K7=0000打開PC輸出三態門，數據總線單元顯示PC指針“0100”。
(3) PC程序計數器裝載與讀出流程（PC加一）
保持當前狀態，置K22=0，按【單拍】按鈕，在CLOCK的上升沿PC加1並送數據總線，程序計數器和總線單元顯示0101h。繼續按【單拍】按鈕，觀察PC與總線內容的變化。
2. 地址寄存器實驗
如第二大點中的圖所示的AR框由2片74LS574鎖存器構成按字方式尋址的16位數據指針。它的清零端由中央外理器單元直控,上電時鎖存器自動淸零，實驗中按【返回】鍵亦可實現鎖存器的手動淸零。按設計規范數據指針AR的特性定義為字寫入寄存器。
- 地址寄存器AR打入
在手控/在線態，數據指針AR由目的編碼控制位O2~O0、OP及單拍按鈕的組合控制實現AR地址的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。當O2~O0=110、OP=0時按單拍鈕，在脈沖下降沿把S15~S0的內容裝入地址鎖存器AR。操作步驟如下：
3. 堆棧寄存器實驗
如第二大點的圖所示的SP框由2片74LS574鎖存器構成16位堆棧指針。在調用中斷等突發事件處理中SP指針以間址方式把當前程序指針存入SP-2單元，遇返回指令SP又把棧項所指單元的內容裝入程序計數器，然后SP+2退至原始位置。
在手控/在線態，堆棧指針SP由O2~O0 OP及DRCK（CP脈沖）五信號組合控制棧指針的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。堆棧指針SP的讀出操作由第二張表格所列的源編碼表定義。
- 棧指針打入與讀出流程
按下流程通過I/O單元S15~S0開關向SP指針置數，然后關閉SP寫使能，完成SP讀操作。
四、地址總線手動搭接實驗
1. 將系統狀態設置為“手動”、“搭接”
2. 實驗連線
| 連線 | 信號孔 | 接入孔 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 1 | DRCK | CLOCK | 單元手動實驗狀態的時鍾來源 |
| 2 | W | K6(M6) | 總線字長：0=16位字操作，1=8位字節操作 |
| 3 | XP | K7(M7) | 源奇偶位：0=偶尋址，1=奇尋址 |
| 4 | OP | K16(M16) | 目的奇偶位：0=偶尋址，1=奇尋址 |
| 5 | X2 | K10(M10) | 源部件定義譯碼端X2 |
| 6 | X1 | K9(M9) | 源部件定義譯碼端X1 |
3. 程序計數器實驗
(1) PC程序計數器的寫入
通過“I/O單元”開關向程序計數器PC置數，操作步驟如下：
(2) PC程序計數器的讀出
在PC置數操作完成后，按上流程中后兩步的要求，關閉PC寫使能（K23、K22=11），打開PC輸出三態門（K10~K6=00000），數據總線單元應顯示的PC指針為0100h。
(3) PC程序計數器加1
在保持PC置數與讀出流程的狀態下，令K22=0，按【單拍】按鈕，在DRCK節拍的下降沿PC計數器加1並送數據總線，PC程序計數器和數據總線單元的顯示器應顯示0101h。繼續按【單拍】按鈕，觀察PC與數據總線的內容。
4. 地址寄存器實驗
在手控/搭接態，數據指針AR由W、LDAR及DRCK（CP脈沖）三信號組合控制地址的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。當W=0、LDAR=0時按【單拍】鈕，在脈沖下降沿把S15~S0的內容裝入地址鎖存器AR。操作步驟如下：
5. 堆棧寄存器實驗
在手控/搭接態，堆棧指針SP由W、SPW及DRCK（CP脈沖）三信號組合控制棧指針的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。當W=0、SPW=0時按單拍按鈕，在脈沖下降把S15~S0的內容裝入SP。
1）堆棧指針SP打入
撥動“I/O輸入輸出單元”開關向堆棧指針SP置數，具體操作步驟如下：
2）堆棧指針SP讀出
關閉SP寫使能，令SPW=1 按下流程完成SP送總線。
實驗報告
| 學院、系： | 計算機學院 |
|---|---|
| 專業名稱： | 軟件工程 |
| 學生姓名： | 小何學長 |
| 指導教師： | 劉亞松 |
一、實驗題目
程序計數器實驗
PC框由3片161構成按字方式尋址的11位PC計數器，計數器的輸入端與總線相連構成置數通路，計數器的輸出端途經三態門緩沖分離為兩條通路，其一與總線相連構成可讀通路，其二與地址寄存器（數據）集合組成內部存儲器地址總線。它的清零端由中央處理器單元直控，上電時PC計數器自動淸零，實驗中按“復位”鈕亦可實現計數器的手動淸零。
手控狀態，本實驗由目的編碼控制PC計數器的預置與加1操作，並以准雙向I/O部件的S10~S0為計數器預置源。當IP=0時按單拍按鈕，遇E/M=0在脈沖下降沿把S10~S0的內容裝入PC計數器。遇E/M=1在脈沖下降沿PC計數器加1。
二、實驗目的與要求
實驗目的
- 熟悉和了解地址總線的組成結構、地址來源及組合原理。
- 掌握程序段與數據段的尋址規則及地址部件的運用技巧。
實驗要求
- 通過地址形成部件實驗，建立“段”概念，學會“段”運用。
三、實驗步驟（闡述主要步驟）
（1）PC程序計數器的寫入 —— PC的預置
撥動“I/O輸入輸出單元”開關向程序計數器PC置數，操作步驟如下：（0亮燈）
效果如圖所示：
（2）PC程序計數器的讀出——取指令的操作
K23~K0置全“1”，滅M23~M0指示燈。令K10~K7=0000打開PC輸出三態門，數據總線單元顯示PC指針“0100”。
效果如圖所示：
（3）PC程序計數器裝載與讀出流程 —— PC加一
保持當前狀態，置K22=0，按【單拍】按鈕，在CLOCK的上升沿PC加1並送數據總線，程序計數器和總線單元顯示0101h。繼續按【單拍】按鈕，觀察PC與總線內容的變化。
效果如圖所示：
四、實驗結論
結論1
編碼控制PC計數器的預置與加1操作，並以准雙向I/O部件的S10~S0為計數器預置源。當IP=0時按單拍按鈕，遇E/M=0在脈沖下降沿把S10~S0的內容裝入PC計數器。遇E/M=1在脈沖下降沿PC計數器加1。
結論2
SP框由2片74LS574鎖存器構成16位堆棧指針。在調用中斷等突發事件處理中SP指針以間址方式把當前程序指針存入SP-2單元，遇返回指令SP又把棧項所指單元的內容裝入程序計數器，然后SP+2退至原始位置。
在手控/在線態，堆棧指針SP由O2~O0 OP及DRCK（CP脈沖）五信號組合控制棧指針的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。堆棧指針SP的讀出操作由設定的源編碼表定義。
結論3
在手控/搭接態，堆棧指針SP由W、SPW及DRCK（CP脈沖）三信號組合控制棧指針的置數操作。本實驗以總線上准雙向I/O部件的S15~S0為置數源。當W=0、SPW=0時按單拍按鈕，在脈沖下降把S15~S0的內容裝入SP
五、心得體會
學習了解地址總線的組成結構、地址來源及組合原理，初步熟悉了通過PC計數器提供內存（程序存儲器）地址，並由地址寄存器AR傳遞內存（數據存儲器）地址與外設地址的相關原理，以及認識了堆棧寄存器SP亦可視為地址寄存器，它的堆頂指針指向數據與程序的存取地址等知識，還有點懵懂，到時課后有時間在深入學習了解。
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