計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 計(jì)算機(jī)組成原理 學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué) 院：基 礎(chǔ) 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè)：信息管理 年 級(jí)： 2012 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 同組學(xué)生姓名： 實(shí)驗(yàn)課程名稱(chēng)：計(jì) 算 機(jī) 組 成 原 理 實(shí) 驗(yàn) 名 稱(chēng)：系統(tǒng)總線(xiàn)和具有基本輸入輸出功能的總線(xiàn)接口實(shí)驗(yàn) 指 導(dǎo) 教 師： 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 間： 2014.5.9 實(shí) 驗(yàn) 地 點(diǎn)： 10棟218 2014年5月9日一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求主要說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的目的和具體的要求（實(shí)驗(yàn)將實(shí)現(xiàn)的功能）1.理解總線(xiàn)的概念及其特征。2.掌握控制總線(xiàn)的功能和應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 PC機(jī)一臺(tái)，TD-CMA 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、 實(shí)驗(yàn)原理描述本實(shí)驗(yàn)的基本原理由于存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)備最終

2、是要掛接到外部總線(xiàn)上，所以需要外部總線(xiàn)提供數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)以及控制信號(hào)。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，外部總線(xiàn)分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)，分別為外設(shè)提供上述信號(hào)。外部總線(xiàn)和CPU 內(nèi)總線(xiàn)之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線(xiàn)的分離和對(duì)于數(shù)據(jù)流向的控制。地址總線(xiàn)可以為外部設(shè)備提供地址信號(hào)和片選信號(hào)。由地址總線(xiàn)的高位進(jìn)行譯碼，系統(tǒng)的I/O 地址譯碼原理如圖 4-1（在地址總線(xiàn)單元）。由于使用 A6、A7 進(jìn)行譯碼，I/O 地址空間被分為四個(gè)區(qū)，如表4-1 所示為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于MEM 和外設(shè)的讀寫(xiě)操作，還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯，使得CPU 能控制MEM和I/O 設(shè)備的讀寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)中的讀寫(xiě)控制邏輯如圖4-2 所示，

3、由于T3 的參與，可以保證寫(xiě)脈寬與T3 一致，T3 由時(shí)序單元的TS3 給出（時(shí)序單元的介紹見(jiàn)附錄2）。IOM 用來(lái)選擇是對(duì)I/O 設(shè)備還是對(duì)MEM 進(jìn)行讀寫(xiě)操作，IOM=1 時(shí)對(duì) I/O 設(shè)備進(jìn)行讀寫(xiě)操作，IOM=0 時(shí)對(duì)MEM 進(jìn)行讀寫(xiě)操作。RD=1 時(shí)為讀，WR=1 時(shí)為寫(xiě)。 四、 實(shí)驗(yàn)步驟給出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的詳細(xì)步驟，其中實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)請(qǐng)列出本實(shí)驗(yàn)所接的所有線(xiàn) 1 讀寫(xiě)控制邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。（1） 按照?qǐng)D4-4 實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖進(jìn)行連線(xiàn)。首先將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔，開(kāi)關(guān)KK2置為單拍檔，按動(dòng)CON單元的總清按鈕CLR，并執(zhí)行下述操作。對(duì)MEM進(jìn)行讀操作（WR=0，RD=1，IOM

4、=0），此時(shí)E0滅，表示存儲(chǔ)器讀功能信號(hào)有效。對(duì)MEM進(jìn) 行 寫(xiě) 操 作（WR=1，RD=0，IOM=0），連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，觀(guān) 察 擴(kuò)展單元 數(shù) 據(jù) 指示燈，指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E1滅，表示存儲(chǔ)器寫(xiě)功能信號(hào)有效。對(duì)I/O進(jìn)行讀操作（WR=0，RD=1，IOM=1），此時(shí)E2滅，表示I/O讀功能信號(hào)有效。對(duì)I/O進(jìn)行寫(xiě)操作（WR=1，RD=0，IOM=1），連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，觀(guān)察擴(kuò)展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E3滅，表示I/O寫(xiě)功能信號(hào)有效。2基本輸入輸出功能的總線(xiàn)接口實(shí)驗(yàn)。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出本實(shí)驗(yàn)得到的有關(guān)結(jié)果和結(jié)論，并對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行討論與討論（1）根據(jù)掛在總線(xiàn)上的幾個(gè)

5、基本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程：輸入設(shè)備將一個(gè)數(shù)打入R0寄存器。輸入設(shè)備將另一個(gè)數(shù)打入地址寄存器。將R0寄存器中的數(shù)寫(xiě)入到當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中。將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。（2）按照?qǐng)D4-5實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖進(jìn)行連線(xiàn)。（3）具體操作步驟圖示如下：進(jìn)入軟件界面，選 擇 菜單 命令“ 【實(shí) 驗(yàn) 】【 簡(jiǎn) 單 模 型 機(jī) 】 ”，打開(kāi)簡(jiǎn)單模型機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路圖。 將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔，開(kāi)關(guān)K K2 置為單拍檔，CON單元所有開(kāi)關(guān)置0（由于總線(xiàn)有總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)報(bào)警功能，在操作中應(yīng)當(dāng)先關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉的輸出開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)應(yīng)打開(kāi)的輸出開(kāi)關(guān)，否則可能由于總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)），按動(dòng)CON單元

6、的總清按鈕CLR，然 后 通 過(guò) 運(yùn) 行 程 序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀(guān)測(cè)程序的執(zhí)行過(guò)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(kāi)R0 寄存器的輸入；WR、RD、IOM 分別置為 0、1、1，對(duì) IN 單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀(guān)察圖形界面，在T4 時(shí)刻完成對(duì)寄存器R0 的寫(xiě)入操作。將R0中的數(shù)據(jù)11H 打入存儲(chǔ)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(duì) IN 單元進(jìn)行讀操作；LDAR 置為 1，將數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀(guān)察圖形界面，在 T3 時(shí)刻完成對(duì)地址寄存器的寫(xiě)入操作。 先將 WR、RD、IOM 分別置為 1、0、0，對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)操作；再把 K7 置為 0，打開(kāi) 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(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀(guān)察圖形界面，在T3 時(shí)刻完成對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入操作。將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)寫(xiě)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(duì)IN 單元進(jìn)行讀操作；LDAR 置為1，將數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀(guān)察圖形界面，在T3 時(shí)刻完成對(duì)地址寄存器的寫(xiě)入操作。 將K7置為1，關(guān)閉R0 寄存器的輸出；K6 置為1，打開(kāi)R0 寄存器的輸入；WR、RD、 IOM 分別置為0、1、0，對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作；LDAR 置為0，不將數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀(guān)察圖形界面，在 T3 時(shí)刻完成對(duì)寄存器

9、R0 的寫(xiě)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(duì)OUT 單元進(jìn)行寫(xiě)操作；再將K7 置為0，打開(kāi)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(xiàn)的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀(guān)察圖形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)OUT 單元的寫(xiě)入操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下：（4）實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1、 存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)備最終是要掛接到外部總線(xiàn)上，因此需要外部總線(xiàn)提供數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)以及控制信號(hào)。2、外部總線(xiàn)和CPU內(nèi)總線(xiàn)之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線(xiàn)的分離和對(duì)于數(shù)據(jù)流向的控制。而地址總線(xiàn)可以為外部設(shè)備提供地址信號(hào)和片選信號(hào)。3.為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于MEM 和外設(shè)的讀寫(xiě)操作，還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯，使得CPU能控MEM和I/O 設(shè)備的讀寫(xiě)4.WR=0，RD=1，IOM=0時(shí) E0 滅，表示存儲(chǔ)器讀功能信號(hào)有效。WR=1，RD=0，IOM=0）連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，當(dāng)指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E1 滅，表示存儲(chǔ)器寫(xiě)功能信號(hào)有效。WR=0，R