一、实验内容与目的
实验要求：
利用 CP226 实验仪上的 K16..K23 开关做为 DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，实现主存储器 EM 的读写操作；利用 CP226 实验仪上的小键盘将程序输入主存储器 EM，实现程序的自动运行。
实验目的：
了解模型机中程序存储器 EM 的工作原理及控制方法；掌握模型机存储程序的基本原理以及模型机执行程序的过程。
二、实验步骤
2.1 实验一：主存储器 EM 读写实验
| 连接 | 信号孔 | 接入孔 | 作用 | 状态说明 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | PCOE | 实验者 自定义 连接到 16 个 拨动开关 K15~K0 的任何 一个 | PC 输出地址使能 | 低电平有效 |
| 2 | MAROE | -- | MAR 输出地址使能 | 低电平有效 |
| 3 | MAREN | MAR 写使能 | 低电平有效 | |
| 4 | EMEN | 存储器使能信号 | 低电平有效 | |
| 5 | EMRD | 存储器读信号 | 低电平有效 | |
| 6 | EMWR | 存储器写信号 | 低电平有效 | |
| 7 | X0 | 寄存器输出选择 | 见 2.4 表格 | |
| 8 | X1 | 寄存器输出选择 | ||
| 9 | X2 | 寄存器输出选择 | ||
| 10 | AEN | A 寄存器写使能 | 低电平有效 |
本模型机中，指令寻址时，由 PC 给出地址访问主存储器 EM，数据寻址时，由 MAR给出地址访问主存储器 EM，不允许 PC 和 MAR 同时输出地址。
（1）主存储器 EM 写入数据
存储器的写入数据的步骤描述如下：
第一步：将数据地址送 MAR，MAR 输出地址驱动地址总线指示内存写入单元。
第二步：存储器控制信号有效，包括使能信号和写信号。
第三步：将指定部件的数据输出至数据总线。
第四步：数据总线的数据写入地址总线指定的内存单元。
下面的操作将数据开关 K23~K16 送出的数据 55H 送入存储器的 10H 单元。
将地址 10H 写入 MAR
二进制开关 K23-K16 数据 10H，为MAR 送数据地址。
| K23 | K22 | K21 | K20 | K19 | K18 | K17 | K16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
置控制信号为（未给出的控制信号置为“1”）：
| X2 | X1 | X0 | MAREN |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
按住 STEP 脉冲键，按键按下时，输入端口 IN 的红色选择指示灯亮，表明数据源端是 IN，主存地址寄存器 MAR 的黄色选择指示灯亮，表明选择 MAR 寄存器。放开 STEP 键，电路产生一个上升沿，数据地址 10H 被写入 MAR 寄存器。
注意：一次操作完成后，所有的控制信号复位至无效状态“1”。
将数据 55H 写入 EM[10H]
置控制信号为：
| X2 | X1 | X0 | MAROE | EMEN | EMWR |
|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
二进制开关 K23-K16 数据 55H，通过输入端口 IN 送数据总线。
| K23 | K22 | K21 | K20 | K19 | K18 | K17 | K16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
按 STEP 键, 将数据 55H 写入 EM[10H]。此时 MAR 寄存器数码管显示 10H，主存储器 EM 的数码管显示 55H。当控制信号复位之后，主存储器 EM 的数码管显示 FFH，此时数据已经存入指定主存单元，由于没有地址和存储器的控制信号，数码管不再显示数据。
（2）主存储器 EM 读出数据
存储器的读出数据的步骤描述如下：
第一步：将数据地址送 MAR，MAR 输出地址驱动地址总线指示内存读出单元。
第二步：存储器控制信号有效，包括使能信号和读信号。
第三步：指定部件的数据作为数据的接收端。
第四步：内存数据读出到数据总线写入指定部件。
下面的操作将存储器的 10H 单元的数据 55H 读出送到累加器 A。
将地址 10H 写入 MAR
二进制开关 K23-K16 数据 10H，为MAR 送数据地址。
| K23 | K22 | K21 | K20 | K19 | K18 | K17 | K16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
置控制信号为（未给出的控制信号置为“1”）：
| X2 | X1 | X0 | MAREN |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
按住 STEP 脉冲键，数据地址 10H 被写入 MAR 寄存器。
将 EM[10H]的数据 55H 读出到累加器 A
置控制信号为：
| MAROE | EMEN | EMRD | AEN |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
按住 STEP 脉冲键，EM[10H]的数据 55H 读出到累加器 A。
实验习题
将两位实验者学号的最后两位写入分别主存储器 EM 的 10H 和 11H 单元，读出到 A寄存器和 W 寄存器（注意学号本身是 10 进制）。
三、实验过程分析
2.1 实验一
（1）主存储器 EM 写入数据
将地址 10H 写入 MAR，如图1所示。
图1 将地址 10H 写入 MAR
将数据 55H 写入 EM[10H] ，如图2、图3所示。
图2 数据 55H 写入 EM
图3 控制信号复位之后
（2）主存储器 EM 读出数据
将地址 10H 写入 MAR，如图4所示。
图4 将地址 10H 写入 MAR
将 EM[10H]的数据 55H 读出到累加器 A，如图5所示。
图5 读出到累加器 A
实验习题
将两位实验者学号的最后两位写入分别主存储器 EM 的 10H 和 11H 单元，读出到 A寄存器和 W 寄存器（注意学号本身是 10 进制），如图6所示。
图5 读出到累加器 A
四、实验总结
本次实验是一次非常有意义的实践学习，通过实验，我对计算机组成原理和计算机系统设计有了更深入的认识，同时也提高了自己的实践能力和问题解决能力。
在实验过程中，我首先需要正确连接实验仪器，设置控制信号，输入程序，进行读写操作和程序运行。这需要我认真阅读实验指导书，仔细理解实验要求和步骤，并按照要求逐步操作。在实验中，我发现一些问题，例如在设置控制信号时出现了错误，导致读写操作失败。通过仔细检查，我发现错误的原因，并及时予以纠正，最终成功完成实验。
通过实验，我深入了解了计算机系统的组成和工作原理，掌握了模型机存储程序的基本原理和控制方法，提高了计算机系统设计和编程能力。同时，我也意识到了实践操作的重要性，只有通过实践才能真正理解和掌握理论知识，只有不断实践才能提高自己的实践能力和问题解决能力。在实验中，我不仅需要按照指导书上的步骤进行实验，同时也需要理解实验的原理和意义，从而更好地掌握实验内容和方法。
最后，本次实验让我充分认识到了计算机系统的复杂性和重要性，了解到计算机系统中各个组成部分之间的相互作用和控制方法，也提高了我对计算机系统设计和编程的兴趣。我相信，在今后的学习和实践中，我会不断加强自己的能力，深入学习计算机系统的各个方面，探索计算机科学和技术的更多领域。
