計算機組成原理試驗__試驗報告

1、計算機組成原理學生實驗報告學院：基礎學院專業(yè)：信息管理年級：2012學號：學生姓名：同組學生姓名：實驗課程名稱：計算機組成原理實驗 名稱：系統(tǒng)總線和具有基本輸入輸出功能的總線接口實驗指導教師：實驗 時間：2014.5.9實驗地點：10棟2182014年5月9日實驗目的與要求1. 理解總線的概念及其特征。2. 掌握控制總線的功能和應用二、實驗設備PC 機一臺，TD-CMA實驗系統(tǒng)一套。三、實驗原理由于存儲器和輸入、輸出設備最終是要掛接到外部總線上， 所以需要 外部總線提供數(shù)據(jù)信號、地址信號以及控制信號。在該實驗平臺中， 外部總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別為外設提供上述 信號。外部總線

2、和 CPU內(nèi)總線之間通過三態(tài)門連接，同時實現(xiàn)了內(nèi) 外總線的分離和對于數(shù)據(jù)流向的控制。 地址總線可以為外部設備提供 地址信號和片選信號。由地址總線的高位進行譯碼，系統(tǒng)的I/O地址譯碼原理如圖4-1 （在地址總線單元）。由于使用A6、A7進行譯 碼，I/O地址空間被分為四個區(qū)，如表 4-1所示Y1OS 0.loifo*A1-T11W0.ion<T12JT.P.10?2<Y30N丁2跡AAI0Y加G1KG2K-P-T2珊A1/0地址詩碼用理阿BO 4 jYY圭4-1 I/O地攤空同分1見A7 A6<選定”00+IOYO-00-3 F-orIOY140-7F-1IS1OY230-BF

3、11-lOY'為了實現(xiàn)對于 MEM和外設的讀寫操作，還需要一個讀寫控制邏輯,使得CPU能控制MEM和I/O設備的讀寫，實驗中的讀寫控制邏輯如 圖4-2所示，由于T3的參與，可以保證寫脈寬與 T3 一致，T3由 時序單元的TS3給出（時序單元的介紹見附錄 2）。IOM用來選擇是 對I/O設備還是對MEM進行讀寫操作，IOM=1時對I/O 設備進行讀 寫操作，IOM=0時對 MEM進行讀寫操作。RD=1時為讀，WR=1時為四、實驗步驟1 .讀寫控制邏輯設計實驗。(1) 按照圖4-4實驗接線圖進行連線首先將時序與操作臺單元的開關KK1、KK3置為運行檔，開關KK2置為單拍檔，按動CON單元的

4、總清按鈕CLR并執(zhí)行下述操作。 對MEM進行讀操作(WR=0 RD=1 IOM=0,此時E0滅，表示存儲 器讀功能信號有效。 對MEM進行寫操作WR=1 RD=0 IOM=0,連續(xù)按動開關ST,觀察擴 展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T3時刻時，E1滅，表示存儲器寫功能 信號有效。 對I/O進行讀操作 WR=0 RD=1 IOM=1,此時E2滅，表示I/O讀 功能信號有效。 對I/O進行寫操作(WR=1 RD=0 IOM=D，連續(xù)按動開關ST，觀察擴展 單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T3時刻時，E3滅，表示I/O寫功能信號 有效。2. 基本輸入輸出功能的總線接口實驗。五、實驗結果與討論(1) 根據(jù)

5、掛在總線上的幾個基本部件，設計一個簡單的流程： 輸入設備將一個數(shù)打入R0寄存器。 輸入設備將另一個數(shù)打入地址寄存器。 將R(寄存器中的數(shù)寫入到當前地址的存儲器中。 將當前地址的存儲器中的數(shù)用 LED數(shù)碼管顯示。(2) 按照圖4-5實驗接線圖進行連線。(3) 具體操作步驟圖示如下：進入軟件界面，選擇菜單命令“【實驗】一【簡單模型機】”,打開簡單模型機實驗數(shù)據(jù)通路圖。將時序與操作臺單元的開關VK1 KK3置為運行檔，開關KK2置 為單拍檔，CON單元所有開關置（由于總線有總線競爭報警功能， 在操作中應當先關閉應關閉的輸出開關，再打開應打開的輸出開關，否則可能由于總線競爭導致實驗出錯），按動CON單

6、元的總清按鈕 CLR然后通過運行程序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀測程序的執(zhí)行過程。 輸入設備將11H打入R0寄存器。將IN單元置00010001, K7置為1,關閉R0寄存器的輸出；K6置 為1,打開R0寄存器的輸入；WR RD IOM分別置為0、1、1，對IN 單元進行讀操作；LDAR1為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。 連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭（運行一個機器周期）， 觀察圖形界面，在T4時刻完成對寄存器R0的寫入操作。 將R0中的數(shù)據(jù)11H打入存儲器01H元。將IN單元置00000001 （或其他數(shù)值）。K7置為1,關閉R0寄存 器的輸出；K6置為0,關閉R0寄存器的輸入；WR

7、 RD IOM分別置 為0、1、1,對IN單元進行讀操作；LDAR置為1，將數(shù)據(jù)總線的數(shù) 打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭， 觀察圖形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。先將WR RD IOM分別置為1、0、0,對存儲器進行寫操作；再 把K7置為0 ,打開R0寄存器的輸出；K6置為0,關閉R0寄存器 的輸入；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次 點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻 完成對存儲器的寫入操作。 將當前地址的存儲器中的數(shù)寫入到 R0寄存器中。將IN單元置00000001 （或其他數(shù)值），K7置為1。關閉R

8、旖存器 的輸出；K6置為0,關閉R0寄存器的輸入；WR RD IOM分別置為0、 1、1,對IN單元進行讀操作；LDAR置為1,將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地 址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖 形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。將K7置為1，關閉R0寄存器的輸出；K6置為1，打開R0寄存器 的輸入；WR RD IOM分別置為0、1、0,對存儲器進行讀操作；LDAR 置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面 上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在 T3時刻完成對寄存器 R0的寫入操作。 將R0寄存器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。先將WR RD IO

9、M分別置為1、0、1,對OUT單元進行寫操作;再將K7置為0,打開R0寄存器的輸出；K6置為0,關閉R0寄存器 的輸入；LDAR置為0 ,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四 次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對OUT單元的寫入操作。實驗結果圖如下：（4）實驗總結：1、存儲器和輸入、輸出設備最終是要掛接到外部總線上，因此需要 外部總線提供數(shù)據(jù)信號、地址信號以及控制信號。2、外部總線和CPU內(nèi)總線之間通過三態(tài)門連接，同時實現(xiàn)了內(nèi)外總 線的分離和對于數(shù)據(jù)流向的控制。而地址總線可以為外部設備提供地 址信號和片選信號。3. 為了實現(xiàn)對于MEM和外設的讀寫操作，還需要一個讀寫控制邏輯, 使得CPU能控MEM口 I/O設備的讀寫4. WR=Q RD=1 IOM=0寸E0滅，表示存儲器讀功能信號有效。 WR=1RD=0 IOM=Q連續(xù)按動開關ST,當指示燈顯示為T3時刻時，E1滅, 表示存儲器寫功能信號有效。 WR=Q RD=