計(jì)算機(jī)組成原理試驗(yàn)一

1、合肥當(dāng)晚HEFEI UNIVERSITY計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系 實(shí)驗(yàn)報(bào)告專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程名稱(chēng) 計(jì)算機(jī)組成原理項(xiàng)目名稱(chēng)基本輸入輸由功能的總線接口實(shí)驗(yàn)班級(jí)學(xué)號(hào)姓名同組人員無(wú)實(shí)驗(yàn)日期 2016 年5月5日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?理解總線的概念及其特性.掌握控制總線的功能和應(yīng)用（二）實(shí)驗(yàn)要求：.實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)認(rèn)真準(zhǔn)備，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟和具體設(shè)計(jì)內(nèi)容，否則實(shí)驗(yàn)效率會(huì) 很低，一次實(shí)驗(yàn)時(shí)間根本無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)；.應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前掌握所以控制信號(hào)的作用，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告并帶入實(shí)驗(yàn)室；.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，既不要因?yàn)榇中脑斐啥搪返仁鹿识鴵p壞設(shè)備，又要自習(xí)思考實(shí)驗(yàn)有關(guān)內(nèi)容；.實(shí)驗(yàn)之后，應(yīng)認(rèn)真

2、思考總結(jié)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)步驟和具體實(shí)驗(yàn)結(jié) 果，遇到的問(wèn)題和分析與解決思路。 還應(yīng)寫(xiě)出自己的心得體會(huì)，也可以對(duì)教學(xué)實(shí) 驗(yàn)提出新的建議等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要上交老師。.實(shí)驗(yàn)前寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告。二、實(shí)驗(yàn)邏輯原理圖與分析畫(huà)實(shí)驗(yàn)邏輯原理圖邏輯原理圖分析讀寫(xiě)控制器邏輯可以讓 CPU!時(shí)空制ME喇I/O設(shè)備的讀寫(xiě)。當(dāng)RD=1 IOM=1 時(shí)，CPU寸I/O設(shè)備進(jìn)行讀操作，RD=1 IOM=0時(shí)，對(duì)MEMtt行讀操作。T3=1, IOM=0 WR=U71 MEMI元進(jìn)行寫(xiě)操作；T3=1, IOM=1, WR=1 寸，對(duì) I/O 設(shè)備進(jìn) 行寫(xiě)操作。在總線傳輸實(shí)驗(yàn)框圖中，共可分為 5各模塊，數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)、地址寄存器 A

3、R存儲(chǔ)器RAM數(shù)碼管顯示LED和R0寄存器。這些設(shè)備都需要有三態(tài)輸出控 制，按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它們， 就可實(shí)現(xiàn)總線信息傳輸。外部總線包括 數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線，分別為外設(shè)提供數(shù)據(jù)信號(hào)，地址信號(hào)和控制信 號(hào)，外部總線和CPU內(nèi)總線之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線的分離 和對(duì)于數(shù)據(jù)流向的控制。地址總線可為外設(shè)提供地址信號(hào)和片選信號(hào)。三、數(shù)據(jù)通路圖及分析（畫(huà)出數(shù)據(jù)通路圖并作出分析）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)總線的數(shù)打入

4、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”按鈕（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀察圖形界面，在 T4時(shí)刻完 成對(duì)寄存器R0的寫(xiě)入操作。均B存儲(chǔ)器RAM數(shù)據(jù) 輸入開(kāi)關(guān)RO寄存器地址寄存器AR數(shù)碼顯示LEDRO寄存器w& ENJJWR 單Bl LLDR數(shù)碼顯示LED數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)存儲(chǔ)器RAM地址寄存器AR將IN單元置為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”按鈕（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀察圖形

5、界 面，在T4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”按鈕（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀察圖形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入操作。數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)/WR邛-BII/P地址寄存器AR存儲(chǔ)器RAM數(shù)碼顯示LEDRO寄存器將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到 R0寄存器中。將IN單元置為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

6、、RD、IOM分別置為0、1、1,對(duì) IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為1,不將數(shù)據(jù)總線的數(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”按鈕（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀察圖形界面， 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、1,對(duì)IN單元進(jìn)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。嚴(yán)耳A數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)地址寄存器AR存儲(chǔ)器RAM數(shù)碼顯示LEDRO寄存器將R0寄存器中的數(shù)用L E D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；再把K7置

7、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”按鈕（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期），觀 察圖形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入操作。四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)LED 顯示：11結(jié)果數(shù)據(jù)分析由于存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)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(hào)、地址信號(hào)以及控制信號(hào)。由數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)輸入，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線由 控制信號(hào)控制將數(shù)據(jù)打入寄存器， 再次輸入數(shù)據(jù)，此時(shí)為寄存器地址，將此時(shí)的 R0寄存器的數(shù)打入到此地址寄存器中，然后再將此地址寄存器中的數(shù)據(jù)打入到 R0寄存器，最后再

8、將此數(shù)據(jù)輸出的數(shù)碼管上。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(hào)。外部總線和CPU內(nèi) 總線之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線的分離和對(duì)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(hào)和片選信號(hào)。由地址總線的高位進(jìn)行譯 碼。五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析、思考題與小結(jié)1、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題分析（1）數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果不是01,出現(xiàn)FF等其他情況。分析：這表明輸入的數(shù)沒(méi)有存到寄存器內(nèi)，要注意實(shí)驗(yàn)的步驟在實(shí)行第二步時(shí)會(huì)R0寄存器的內(nèi)容會(huì)改變？分析：在第二步開(kāi)始時(shí)，先關(guān)閉 R0寄存器開(kāi)關(guān)，在輸入地址。數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤。分析：實(shí)驗(yàn)每一步結(jié)束的前提，是 T1到T4,必須完成后才可

9、以進(jìn)行下 個(gè)程序操作。2、思考題?1、IN_B=1、LDRO=換現(xiàn)了什么數(shù)據(jù)通路？答：實(shí)訕了 IN單元-RO寄存器的數(shù)據(jù)通路 2、如何實(shí)現(xiàn)IN單元的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)-BUS-AR-M勺數(shù)據(jù)通路？答：將K7置為,1 , K6置為0,關(guān)閉RCW存器的輸入、輸出； WR RD IOM分別 置為0、1、1,對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作；LDARS為1,將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入到地 址寄存器。3、如何實(shí)現(xiàn) RO-BUS-M(00100000B)數(shù)據(jù)通路？答：將IN單元置為00100000。K7置為0, K6置為0,關(guān)閉ROW存器的輸入、 輸出；WR RD IOM分別置為0、1、1,對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作；LDAFg為1,將 數(shù)

10、據(jù)總線的數(shù)20H打入到地址寄存器。再將 WR RD IOM分別設(shè)置為1、0、0, 對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)操作；再把 K7置為0, K6置為0, LDARS為0即可。4、如何實(shí)現(xiàn)M-BUS-LED勺數(shù)據(jù)通路？答：K7=1, K6=0,關(guān)閉RO寄存器的輸入、輸出；WR RD IOM分別置為0、1、0, 對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作；LDAFg為0,不將數(shù)據(jù)打入地址寄存器。3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與總結(jié)：1、實(shí)驗(yàn)顯示的通路圖不正確。顯示的不是微操作不對(duì)，就是微指令不對(duì)。結(jié)果 在修改過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，可能是線給插錯(cuò)了，少了一針或者插少了線，插錯(cuò)了位置。2、WR=0 RD=1 IOM=1時(shí)，E2滅，表示I/O 讀功能信號(hào)有效。 WR=1,

11、 RD=0 IOM=D時(shí)，觀察擴(kuò)展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為 T3時(shí)刻時(shí)，E3滅，表示 I/O寫(xiě)功能信號(hào)有效。3、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4、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MEMffi I/O 設(shè)備的讀寫(xiě)。在接線時(shí)為了方便，可將管腳接到CON單元閑置的開(kāi)關(guān)上，若開(kāi)關(guān)打到1,等效于接到VCC若開(kāi)關(guān)打到0,等效于接到GND六、其它實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析評(píng)價(jià)課程名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況分析:經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及進(jìn)一步改

12、進(jìn)措施:9 輜值 MKP 加,8 2： DttJD(1)。03后中熨縣二丫 ra、：刊??！ 金。b地址總線京nBBweTARlrrerwBeew刃 ma02KuKd38 匕 A31SM8AIDA 臀alUMBSB5Ma4al3totl5ll5nu”u:lttg2i22A24cxZTan4 AROtlRtV二女住 ”： 9 MQ(2)輜代(UMD加皿粒W。03 t：a：QX OBC R中,型 Y P3， Ri ??！ 金 0 3地址總線CPU效據(jù)息線IOWS:OUT = 00I6WIN =01運(yùn)行(2/2)rtBBgeTAwlrzw如 B*51ng*av/K*uK*”Tfsss8aMA31SN3

13、8*ID 8al03l5 sBBSM”x4!lollul-)tt5gl?咐 eullciulvm，222)24sxZTRni*-ALU GXALU= OOSO6LOAD*控制總歧AR =01PCLDPCRO.B*RO - 11控制器T4LDRO控制信號(hào)nr LORLOAT4J vmfrv- I MR mWi-PC田*口。輜值 MCD 加,工1 ： Ott：fc:，+ *IW?？? 110上；后中熨且二Y C33物浮！ 金8 *,BMnBBweTARlrrerwBeew刃 ma02KuKd38 匕 A31SM8AIDA 臀alUMBSB5Ma4al3totl5ll5nu”u:lttg2i22A24cxZTan地址總統(tǒng)r 便 X5T1112 (Rrtt9HttKinsmi二女呻 （!） 口。輜代 MO）加工 ： ：IW。03 10上；C28（）（屑中前史丫 C3 ”刊評(píng)！ 金8“2rtBB9eTAwlrr83依“(下6 8 MMx4lMlollul3Kl$gl?m2ullctlllvm2i22n24sxCTRnCPUTtLDARO.B*RO 71T4LORO地址總線AR =01MEM 二-PC田L(fēng)OAD#控制信號(hào)J J MRffPCIR 二 事 I JMltgjMA *! F地址總線TALU =FJWnMM lORaI匚端上EIFNIIHn!STXU -Q iff Q 白.控制息技l