《計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)1 運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn)適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué) 時(shí) 數(shù)：4學(xué)時(shí)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。2、驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器（74LS181）的組合功能。二、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖 1-1 所示。其中運(yùn)算器由兩片 74LS181以并/串形式構(gòu)成8位字長的線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器（74LS373）鎖存，鎖存器 DEVICE）用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)總線相連，用來顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。1圖11 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路其中除T4為脈沖信號，其他均為電平信號。由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號均已連UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微動開關(guān)KK2的輸出端

2、，按動微動開關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖，而 S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-BSW-B為低電平有效，LDDR1、LDDR2為高電平有效。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按照圖1-2連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無誤后，接通電源。圖12 實(shí)驗(yàn)連接圖2、用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1和DR2寄存器置數(shù)。具體操作步驟圖示如下：2檢驗(yàn)DR1和DR2ALU為11111時(shí)，總線指示燈顯示DR1中的數(shù)，而置成10101時(shí)總線指示燈顯示DR2中的數(shù)。3、驗(yàn)證74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）在給定輸出，填入下表1-1中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。表11M=0（算術(shù)運(yùn)算）M

3、=1Cn=1（邏輯運(yùn)算）65 A7 0 0 0 0 F=(65) F=(66)65 A7 0 0 0 1 F=(E7) F=(E8)65 A7 0 0 1 0 F=(7D) F=(7E)0 0 1 1 F=( ) F=( )0 1 0 0 F=( ) F=( )0 1 0 1 F=( ) F=( )0 1 1 0 F=( ) F=( )0 1 1 1 F=( ) F=( )1 0 0 0 F=( ) F=( )1 0 0 1 F=( ) F=( )1 0 1 0 F=( ) F=( )1 0 1 1 F=( ) F=( )1 1 0 0 F=( ) F=( )1 1 0 1 F=( ) F=(

4、 )1 1 1 0 F=( ) F=( )1 1 1 1 F=( ) F=( )四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備F=(9A)F=(18)F=(82)F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )TDN-CM+計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺，排線若干。3五、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)運(yùn)算器的基本組成與工作原理。2、掌握 74LS181 的工作原理。六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、按照表 1-1 填寫實(shí)驗(yàn)結(jié)果2、分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果4實(shí)驗(yàn)2 存儲器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)序號：2實(shí)驗(yàn)名稱：存儲器實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí) 數(shù)：4學(xué)時(shí)適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)

5、存儲器 RAM 工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲器電路原理如圖 2-1 片 給出。地址燈 AD0AD7 與地址線相連，顯示地址線內(nèi)容。數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)一三態(tài)門（74LS245）連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。圖 21 存儲器實(shí)驗(yàn)原理圖因地址寄存器為 8 位，接入 6116 的地址 A7A0,而高三位 A8A10 接地，5所以其實(shí)際容量為 256 時(shí)進(jìn)行讀操作，WE=0 時(shí)進(jìn)行寫操作。本實(shí)驗(yàn)中將 OE 常接地，在此情況下，當(dāng) 時(shí)進(jìn)行寫操作，其寫時(shí)間與 T3 脈沖寬度一致。實(shí)驗(yàn)時(shí)將 T3 脈沖接至實(shí)驗(yàn)板上時(shí)序電路模塊的 TS3 相應(yīng)插孔中，其脈沖寬 SW-B為低電平有效

6、，LDAR 為高電平有效。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、形成時(shí)鐘脈沖信號 T3，具體接線方法和操作步驟如下：1） 接通電源，用示波器接入方波信號源的輸出插孔 H24，調(diào)節(jié)電位器 W1，使 H24 端輸出實(shí)驗(yàn)所期望的頻率的方波。2） 將時(shí)序電路模塊中的和 H23 排針相連。3） START，則 T3 輸出為連續(xù)的方波信號，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器W1，用示波器觀察，使T3 輸START，則T3 輸出一個(gè)單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方式相同。6圖 22 實(shí)驗(yàn)連線圖寫入 11 為例）依次讀出第 號單元中的內(nèi)容，觀察上述各單元中的 0 號單元讀出 11 數(shù)據(jù)為例）四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM+計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺，排線

7、若干。五、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)靜態(tài)隨機(jī)存儲器 RAM 工作特性2、了解三態(tài)門以及地址鎖存器和 6116 的工作原理及組成六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要認(rèn)真記錄存儲器進(jìn)行讀寫的步驟7實(shí)驗(yàn)3 微控制器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)序號：3適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)名稱：微控制器實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí) 數(shù)：4學(xué)時(shí)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成原理2、掌握微程序控制器的組成原理3、掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運(yùn)行二、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路原理如圖 3-1 4 個(gè)等間隔的時(shí)序信號 TS1TS4，其中為時(shí)鐘信號，由實(shí)驗(yàn)臺右上方的方波信號源提供，可產(chǎn)生頻率及啟?？刂朴|發(fā)器 TS1-TS4 分別是來自實(shí)驗(yàn)板上方中部的兩個(gè)二進(jìn)制開

8、關(guān) STEP、STOP 模擬信號。START 鍵是來自實(shí)驗(yàn)板上方中部的一個(gè)微動開關(guān) START 的按鍵信號。當(dāng) STEP 開關(guān)為 0 時(shí) Cr 一直處于“1”狀態(tài)，因此時(shí)序信號TS1TS4 將周而復(fù)始的發(fā)送出去。當(dāng) STEP 為 1(STEP)時(shí)，一旦按下啟動鍵，機(jī) CPU 另外，當(dāng)機(jī)器連續(xù)運(yùn)行時(shí)，如果 STOP 8圖31 時(shí)序電路原理圖（即將時(shí)序電路的時(shí)鐘脈沖輸入端接至方波信號發(fā)生器輸出端 H23）,時(shí)序電路的CLR已接至實(shí)驗(yàn)板左下方的CLR模擬開關(guān)上。微程序控制器的組成見圖3-2，其中控制存儲器采用3片2816的188D觸發(fā)器組成。微地址寄存器6位，用三片正沿觸發(fā)的雙D時(shí)刻打入微地址寄存器

9、的內(nèi)容即為下一條微指令地址。在T4時(shí)刻進(jìn)行測試判別時(shí)，轉(zhuǎn)移邏輯滿足條件后輸出的負(fù)脈沖通過強(qiáng)置端將某一觸發(fā)器置為“1”狀態(tài)，完成地址修改。微地址和微指令格式將微指令二進(jìn)制代碼寫入到控制存儲器2816進(jìn)制代碼是否正確。當(dāng)處于“運(yùn)行狀態(tài)”時(shí)，只要給出微程序的入口微地址，則門，目的是隔離觸發(fā)器的輸出，增加抗干擾能力，并用來驅(qū)動微地址顯示燈。微指令字長共24位，其控制順序如下：表 31其中UA5-UA0為6為三個(gè)譯碼字段，分別由三個(gè)控制位譯碼出多位。C字段中的P(1)-P(4)是四個(gè)測試字位。其功能是根據(jù)機(jī)器9序的順序、分支、循環(huán)運(yùn)行，其原理如圖 33 所示，圖中 I7-I2 為指令寄存器圖 32 微控

10、器實(shí)驗(yàn)原理圖10的 72 位輸出，SE5-SE1 為微控制單元微地址鎖存器的強(qiáng)置端輸出。AR 為算術(shù) 字段中的 是根據(jù)機(jī)器指令來進(jìn)行三個(gè)工作寄存器 及 R2 34，圖中I0-I4 為指令寄存器的第 04 為打入寄存器信號的譯碼器使能控制位。圖 33圖 3411三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、圖 35 微指令格式變成二進(jìn)制代碼，可得到表 32 的二進(jìn)制代碼表。圖 35 微程序流程圖2、按圖 36 連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)檢查無誤后接通電源。圖 36 實(shí)驗(yàn)線路圖3、觀測時(shí)序信號 PC 12START 各點(diǎn)的波形，比較他們的相互關(guān)系，畫出其波形，并標(biāo)注測量所得的脈沖寬度，見圖 37。表 32 二進(jìn)制代碼表4、觀察微程序

11、控制器的工作原理 編程A. 將編程開關(guān)置為 PROM 狀態(tài)B. C. 用二進(jìn)制模擬開關(guān)置微地址 MA5-MA0。D. 在 MK24-MK1 位開關(guān)對應(yīng) 24 位顯示燈，開關(guān)量為“0”時(shí)燈亮，開關(guān)量為“1”時(shí)燈滅。E. 13EPROM 2816的相應(yīng)地址對應(yīng)的單元中。2F. 重復(fù)C-E步驟，將表32的微代碼寫出2816。圖37 校驗(yàn)A. 將編程開關(guān)置為READ（校驗(yàn)）狀態(tài)B. C. 用二進(jìn)制模擬開關(guān)置微地址MA5-MA0。D. 按動啟動按鈕“ START”鍵，讀出微代碼，觀察顯示燈MD24-MD1的狀態(tài)（燈亮為0，燈滅為PROM編程狀態(tài)，重新執(zhí)行即可。 單步運(yùn)行A. 將編程開關(guān)置為RUN（運(yùn)行）

12、狀態(tài)。14B. 實(shí)驗(yàn)板的“STEP”及“STOP” 開關(guān)保持原裝。C. 操作 CLR CLR 信號 MA5-MA0 D. 按動啟動按鈕“START”鍵，啟動時(shí)序電路，則每按動一次示燈將顯示所讀出的一條指令。 連續(xù)運(yùn)行A. 將編程開關(guān)置為 RUN（運(yùn)行）狀態(tài)。B. 將實(shí)驗(yàn)板上 “STEP”開關(guān)置為“EXEC”狀態(tài)。C. 使 CLR 信號 101，此時(shí)微地址寄存器清零，從而明確本機(jī)的運(yùn)行入口微地址為 D. 啟動時(shí)序電路，則可連續(xù)讀出微指令。四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備TDN-CM+計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺，排線若干。五、 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)準(zhǔn)備1預(yù)習(xí)時(shí)序電路工作原理2預(yù)習(xí)微程序控制器的組成原理六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1記錄微

13、程序執(zhí)行的具體狀態(tài)2分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象15實(shí)驗(yàn)四 總線控制實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)序號：4實(shí)驗(yàn)名稱：總線控制實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí) 數(shù)：4學(xué)時(shí)適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解總線的概念及其特性2、掌握總線傳輸控制特性二、 實(shí)驗(yàn)原理操作。因此，所謂總線就是指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組公共信息線。實(shí)驗(yàn)所用總線傳輸實(shí)驗(yàn)框圖如圖 4-1 所示，它將幾種不同的設(shè)備掛至總線按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它們，就可實(shí)現(xiàn)總線信息傳輸。圖 41 總線傳輸實(shí)驗(yàn)框圖三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)掛在總線上的幾個(gè)基本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的流程： 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)寫入到當(dāng)前地址的存儲器中 將當(dāng)前地址的