DVCC-C8JH-存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

1、第一章 DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)概述一、DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)簡(jiǎn)介DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)是江蘇啟動(dòng)計(jì)算機(jī)公司研制的。DVCC實(shí)驗(yàn)機(jī)能很好地完成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各功能部件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，它包括運(yùn)算器部件、控制器部件、主存儲(chǔ)器部件、總線和幾種最重要的外設(shè)接口實(shí)驗(yàn)，包括中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口等，在相應(yīng)軟件的配合下，將各功能部件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，完成計(jì)算機(jī)整機(jī)的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)它能體現(xiàn)出重要教學(xué)內(nèi)容、能完成主要教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在基本系統(tǒng)上支持多項(xiàng)擴(kuò)展功能，它包括一個(gè)在系統(tǒng)大規(guī)?？删幊唐骷?，一個(gè)并行接口電路。DVCC系列實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可支持高級(jí)與初級(jí)兩個(gè)層次上兩種方式的實(shí)驗(yàn)，高層次的實(shí)驗(yàn)方式是

2、指DVCC系列機(jī)與PC微機(jī)連起來(lái)運(yùn)行，可以動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)流的流向和當(dāng)前的各種參數(shù)；初級(jí)實(shí)驗(yàn)方式是指不接任何計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，只用DVCC系列機(jī)上的開關(guān)、按鍵及指示燈、數(shù)碼管顯示器等操作，控制實(shí)驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行，同時(shí)顯示運(yùn)行的結(jié)果。二、DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)硬件技術(shù)指標(biāo)1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的字長(zhǎng)為8位、16位兼容設(shè)計(jì)。可進(jìn)行16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)。 2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類PC 機(jī)，有多種指令格式，多種尋址方式。 3、主存儲(chǔ)器采用8K字節(jié)靜態(tài)存儲(chǔ)器6264，用于存放用戶程序和數(shù)據(jù)。 4、由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級(jí)聯(lián)而成16位運(yùn)算器。另配有一個(gè)雙向通用移位/寄存器，以實(shí)現(xiàn)邏輯移位功能。

3、 5、控制器采用微程序方案實(shí)現(xiàn)，控存字長(zhǎng)為24位，可用最大容量為1024字節(jié)，且用電可擦寫的E2ROM存儲(chǔ)器芯片組成，支持動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)。 6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上配有一個(gè)RS232串行接口，能直接與微機(jī)相連，在軟件的配合下，完成全部的部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)組成實(shí)驗(yàn)。 7、作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分：（1）主板上擴(kuò)展有一個(gè)6000門CPLD器件，以實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力；（2）擴(kuò)展有并行I/O口8255、定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253，便于學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)I/O口擴(kuò)展方法；（3）配有萬(wàn)能接線板組成的通用實(shí)驗(yàn)板。 8、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作頻率源由555時(shí)基電路和74LS123可再觸發(fā)單穩(wěn)

4、態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330HZ580HZ。 9、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上裝有24個(gè)微程序輸入開關(guān)，16個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)，18個(gè)控制開關(guān)，2個(gè)微動(dòng)開關(guān)和2位七段數(shù)碼管以及多個(gè)發(fā)光二極管等。在不接入計(jì)算機(jī)的情況下能在手動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)組成實(shí)驗(yàn)。而且數(shù)據(jù)的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習(xí)慣。 10、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)須采用總線結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要少些接線即可。 三、DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)軟件性能1、獨(dú)創(chuàng)的查錯(cuò)功能，通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)顯示硬件運(yùn)行情況，錯(cuò)誤定位一目了然。 2、代碼程序、微程序直接屏幕編輯。 3、微程序動(dòng)作屏幕上

5、直接解釋，讓學(xué)生充分理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與軟件的結(jié)合點(diǎn)。 4、實(shí)驗(yàn)原理、目的、內(nèi)容和動(dòng)態(tài)調(diào)試軟件集成于一體，計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行流程彩色動(dòng)態(tài)顯示，直觀生動(dòng)，便于多媒體教學(xué)。 5、提供雙通道虛擬示波器，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)的觀察，以便在設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)分析排除故障，這樣，可以減少實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備的投入，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的綜合利用率。四、DVCC系列計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖DVCC系列實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖如圖1所示。從圖1中可看到，DVCC系列實(shí)驗(yàn)機(jī)為學(xué)生提供了運(yùn)算器ALU、寄存器堆模塊、指令部件模塊、內(nèi)存模塊、微程序模塊、啟停和時(shí)序電路模塊、控制臺(tái)控制模塊以及擴(kuò)展模塊。各功能模塊的輸出均通過(guò)三態(tài)器件，

6、部分模塊間的總線已連好，另一部分模塊的總線學(xué)生可按需要連接。各模塊所用的控制線全部用跳線器跳接，簡(jiǎn)單方便。- 1 -I/O擴(kuò)展區(qū)擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出顯示總線數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)輸入并顯示微地址控制微地址顯示微地址輸入微程序模塊啟動(dòng)運(yùn)行手動(dòng)脈沖編程寫讀運(yùn)行單步運(yùn)行方式停止運(yùn)行控制SWCSWA總清外部總線內(nèi)部總線程序RAMRS232串行通信口低8位運(yùn)算器地址總線顯示24個(gè)微程序輸入開關(guān)高8位運(yùn)算器部分信號(hào)控制開關(guān)手動(dòng)、自動(dòng)切換跳線器圖1-1 DVCC-C8JH實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖- 13 -第二章 調(diào)試軟件簡(jiǎn)介DVCC實(shí)驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)在控制軟件的協(xié)調(diào)控制下，提供靈活的實(shí)驗(yàn)操作方式。在實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)獨(dú)立使用時(shí)，通過(guò)撥動(dòng)開關(guān)及發(fā)光二極

7、管以及二進(jìn)制數(shù)碼形式進(jìn)行輸入、編程、顯示、調(diào)試，而且數(shù)據(jù)的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232通信接口與上位機(jī)聯(lián)機(jī)時(shí)，可以在上位機(jī)上進(jìn)行編程、相互傳送裝載實(shí)驗(yàn)程序、動(dòng)態(tài)調(diào)試和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序等全部操作，實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目的需要在兩種實(shí)驗(yàn)操作方式之間隨意切換。DVCC實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供WINDOWS環(huán)境下集成調(diào)試軟件，有多個(gè)顯示窗口，如寄存器窗口、微代碼窗口、程序代碼窗口、動(dòng)態(tài)代碼調(diào)試窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流動(dòng)顯示窗口等，可在屏幕上顯示本實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組成邏輯示意圖，如圖2所示。在此環(huán)境下，微代碼、程序代碼可以直接在屏幕上修改或編程；微代碼字段可以直接動(dòng)作解釋；調(diào)試

8、運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤顯示，如數(shù)據(jù)流的流向及數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線的各種信息，使調(diào)試過(guò)程極為生動(dòng)形象；并具有邏輯示波器測(cè)量等強(qiáng)大功能。為同學(xué)們提供了良好的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的興趣，從而提高教學(xué)效果。在DVCC實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)上還配有雙通道虛擬示波器測(cè)量軟件，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)的觀察，以便在設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)分析排除故障，這樣，可以減少實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備的投入，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的綜合利用率。DVCC實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成調(diào)試軟件的硬件要求： 一臺(tái) IBM 兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)，至少 Pentium 或 PentiumII或更高。 光驅(qū)和鼠標(biāo)； Microsoft Windows95/9

9、7/98/NT/2000 操作系統(tǒng)； 至少32兆內(nèi)存，建議使用>64兆； 至少4兆可用硬盤空間； 至少256色顯示卡。圖2-1 DVCC計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的WINDOWS環(huán)境下集成調(diào)試軟件界面 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理主存儲(chǔ)器單元電路主要用于存放實(shí)驗(yàn)機(jī)的機(jī)器指令，如圖5.1所示，它的數(shù)據(jù)總線連到外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7上；它的地址總線由地址寄存器單元電路中的地址寄存器74LS273（U37）給出，地址值由8個(gè)LED燈LAD0LAD7顯示，高電平點(diǎn)亮，低電平熄滅；在手動(dòng)方式下，輸入數(shù)據(jù)由8位數(shù)據(jù)開關(guān)KD0KD7提供，并

10、經(jīng)一三態(tài)門74LS245（U51）連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7，實(shí)驗(yàn)時(shí)將外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7用8芯排線連到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線BUSD0BUSD7，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。它的讀信號(hào)直接接地；它的寫信號(hào)和片選信號(hào)由寫入方式確定。該存儲(chǔ)器中機(jī)器指令的讀寫分手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。手動(dòng)方式下，寫信號(hào)由W/R提供，片選信號(hào)由CE提供；自動(dòng)方式下，寫信號(hào)由控制CPU的P1.2提供，片選信號(hào)由控制CPU的P1.1提供。由于地址寄存器為8位，故接入6264的地址為A0A7，而高4位A8A12接地，所以其實(shí)際使用容量為256字節(jié)。6264有四個(gè)控制線：CS1為第一片選線、CS2為第二片選線、OE讀出使能線及WE

11、寫使能線。其功能如表5.1所示。CS1片選線由CE控制（對(duì)應(yīng)開關(guān)CE）、OE讀出使能線直接接地、WE寫使能線由W/R控制（對(duì)應(yīng)開關(guān)WE）、CS2直接接+5V。圖5.1中信號(hào)線LDAR由開關(guān)LDAR提供，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)，跳線器LDAR撥至左側(cè)，脈沖信號(hào)T3由實(shí)驗(yàn)機(jī)上時(shí)序電路模塊TS3提供，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將J22跳線器連上即可，T3的脈沖寬度可調(diào)。2、實(shí)驗(yàn)接線 總清開關(guān)撥到“1”位置。MBUS連BUS2；EXJ1連BUS3；跳線器J22的T3連TS3；跳線器J16的SP連H23；跳線器SWB、CE、WE、LDAR撥至左側(cè)（手動(dòng)位置）。圖5.1 主存儲(chǔ)器單元電路表5.1 6264功能表工作方式I/O輸入

12、DIDO/OE/WE/CS1非選擇XHIGH-ZXXH讀出HIGH-ZDOLHL寫入DIHIGH-ZHLL寫入DIHIGH-ZLLL選擇XHIGH-ZHHL3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。 形成時(shí)鐘脈沖信號(hào)T3。方法如下：在時(shí)序電路模塊中有兩個(gè)二進(jìn)制開關(guān)“運(yùn)行控制”和“運(yùn)行方式”。將“運(yùn)行控制”開關(guān)置為“運(yùn)行”狀態(tài)、“運(yùn)行方式”開關(guān)置為“連續(xù)”狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)“運(yùn)行啟動(dòng)”開關(guān)，則T3有連續(xù)的方波信號(hào)輸出，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器W1，用示波器觀察，使T3輸出實(shí)驗(yàn)要求的脈沖信號(hào)；本實(shí)驗(yàn)中“運(yùn)行方式”開關(guān)置為“單步”狀態(tài)，每按動(dòng)一次“啟動(dòng)運(yùn)行”開關(guān)，則T3輸出一個(gè)正單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方

13、式相同。 向存儲(chǔ)器的00地址單元中寫入數(shù)據(jù)11，具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù)開輸入三態(tài)門數(shù)據(jù)置入地址寄存器CE=1SWB=0SWB=1KD7D0=00000000LDAR=0SWB=00SWB=0CE=0WE=1LDAR=0T3= 數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù)開輸入三態(tài)門數(shù)據(jù)置入存儲(chǔ)器RAMSWB=1KD7D0=00010001如果要對(duì)其它地址單元寫入內(nèi)容，方法同上，只是輸入的地址和內(nèi)容不同。 讀出剛才寫入00地址單元的內(nèi)容，觀察內(nèi)容是否與寫入的一致。具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù)開輸入三態(tài)門數(shù)據(jù)置入地址寄存器CE=1SWB=0SW

14、B=1KD7D0=00000000SWB=1CE=0LDAR=0WE=0 數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀出三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、記錄向存儲(chǔ)器寫入數(shù)據(jù)的操作過(guò)程。按照前面介紹的實(shí)驗(yàn)步驟向存儲(chǔ)器地址為00H， 01H，02H，03H，04H，05H的單元分別寫入數(shù)據(jù)：55H，33H，44H，66H，08H，F(xiàn)0H。2、寫出讀出存儲(chǔ)器單元內(nèi)容的操作過(guò)程并記錄以下地址單元讀出的內(nèi)容。地址內(nèi)容地址內(nèi)容0000000000000100000000010000010100000010000010000000001100000100四、根據(jù)電路圖分析向存儲(chǔ)器置數(shù)和從存儲(chǔ)器讀數(shù)的工作原理。相關(guān)補(bǔ)充：1、74ls273引腳圖與管腳

15、功能表中文資料74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器，他是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，下面我介紹一下他的管腳圖功能表等資料。(1).1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時(shí),輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復(fù)位;(2).當(dāng)1腳為高電平時(shí),11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個(gè)上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上

16、.74ls273管腳功能：1D8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。2、74ls24574LS245是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)片選端/CE高電平時(shí)，高阻。當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號(hào)由 A 向 B 傳輸；（發(fā)送）。3、6264芯片引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖l Intel 6264的特性及引腳信號(hào)Intel 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲(chǔ)空間。D7D0（data bus）：數(shù)據(jù)線，雙向，三態(tài)。OE（output enable）：讀出允許信號(hào)，輸入，低電平有效。WE（write enable）：寫允許信號(hào)，輸入，低電平有效。CE1（chip enable）：片選信號(hào)1，輸入，在讀/寫方式時(shí)為低電平。CE2（chip enable