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文檔簡介
1、 計算機組成原理 學生實驗報告學 院:基 礎(chǔ) 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218 2014年5月9日一、 實驗?zāi)康呐c要求主要說明本實驗要達到的目的和具體的要求(實驗將實現(xiàn)的功能)1.理解總線的概念及其特征。2.掌握控制總線的功能和應(yīng)用。二、 實驗設(shè)備 PC機一臺,TD-CMA 實驗系統(tǒng)一套。三、 實驗原理描述本實驗的基本原理由于存儲器和輸入、輸出設(shè)備最終
2、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(shè)提供上述信號。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。地址總線可以為外部設(shè)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 所示為了實現(xiàn)對于MEM 和外設(shè)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(shè)備的讀寫,實驗中的讀寫控制邏輯如圖4-2 所示,
3、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(shè)備還是對MEM 進行讀寫操作,IOM=1 時對 I/O 設(shè)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 時為寫。 四、 實驗步驟給出實驗過程中的詳細步驟,其中實驗接線請列出本實驗所接的所有線 1 讀寫控制邏輯設(shè)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(guān)KK1、KK3置為運行檔,開關(guān)KK2置為單拍檔,按動CON單元的總清按鈕CLR,并執(zhí)行下述操作。對MEM進行讀操作(WR=0,RD=1,IOM
4、=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(guān)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=1),連續(xù)按動開關(guān)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(jié)果給出本實驗得到的有關(guān)結(jié)果和結(jié)論,并對有關(guān)實驗現(xiàn)象進行討論與討論(1)根據(jù)掛在總線上的幾個
5、基本部件,設(shè)計一個簡單的流程:輸入設(shè)備將一個數(shù)打入R0寄存器。輸入設(shè)備將另一個數(shù)打入地址寄存器。將R0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 】【 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(guān)KK1、KK3置為運行檔,開關(guān)K K2 置為單拍檔,CON單元所有開關(guān)置0(由于總線有總線競爭報警功能,在操作中應(yīng)當先關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉的輸出開關(guān),再打開應(yīng)打開的輸出開關(guān),否則可能由于總線競爭導致實驗出錯),按動CON單元
6、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(shè)備將11H 打入R0 寄存器。 將IN 單元置00010001,K7 置為1,關(guān)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;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(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(guān)閉R0 寄存器的輸出;K6
7、 置為0,關(guān)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。 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(guān)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
8、IN 單元置00000001(或其他數(shù)值),K7 置為1。關(guān)閉R0寄存器的輸出;K6置為0,關(guān)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(guān)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
9、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、IOM 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(guān)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(jié)果圖如下:(4)實驗總結(jié):1、 存儲器和輸入、輸出設(shè)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(shè)備提供地址信號和片選信號。3.為了實現(xiàn)對于MEM 和外設(shè)的讀寫操作,還需要一個讀寫控制邏輯,使得CPU能控MEM和I/O 設(shè)備的讀寫4.WR=0,RD=1,IOM=0時 E0 滅,表示存儲器讀功能信號有效。WR=1,RD=0,IOM=0)連續(xù)按動開關(guān)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=0,R
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