計算機組成原理實驗實驗報告

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