TEC5計算機組成原理實驗25

課程實驗

TEC-5計算機組成原理實驗系統(tǒng)1運算器組成實驗（3學時）；2雙端口存儲器原理實驗（3學時）；3數(shù)據(jù)通路組成實驗（3學時）；4微程序控制器組成實驗（3學時）；5CPU組成和機器指令執(zhí)行實驗（4學時）；TEC-51北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前1頁，總共35頁。實驗系統(tǒng)簡介控制臺；數(shù)據(jù)通路；控制器；用戶自選器件試驗區(qū)；時序電路；電源部分；TEC-52北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前2頁，總共35頁。實驗系統(tǒng)簡介控制臺開關控制器數(shù)據(jù)通路時序電路數(shù)據(jù)開關脈沖按鈕撥動開關TEC-53北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前3頁，總共35頁。實驗系統(tǒng)簡介微命令指示燈PC指示燈IBUS指示燈ABUS指示燈DBUS指示燈電源指示燈及插座邏輯筆插座及指示控存改寫IDT7132控存E2PROM運算器74LS181寄存器堆isp1016TEC-54北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前4頁，總共35頁。數(shù)據(jù)通路總體框圖

數(shù)據(jù)指令RAMIDT7132ABRFispLSI1016DR174LS273DR274LS273AR74LS163PC74LS163控制臺ALU74LS181AB控制器IRS3S2S1S0LDDR1T2LDDR2T2LDAR#T2LDPC#T2RAM-BUS#LR/W#T2

CEL#CER#PC+1AR+174LS273CSWCSWBSWAIR3-0LDIRT3

IR7-4MCn#ALU-BUS#LDRiT3

RD1RS1SW-BUS#控制信號IBUS7-0DBUS7-0RS0RD0WR1WR0AR7-0

PC7-0CLDRiT3

RS-BUS#TEC-55北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前5頁，總共35頁。時序發(fā)生器時鐘源，時序脈沖產(chǎn)生和譯碼電路，時序啟停邏輯等；提供CPU周期所需的時序信號，取指并執(zhí)行指令。提供500KHz、50KHz、5KHz固定時鐘；提供數(shù)據(jù)通路和控制器各寄存器所需的節(jié)拍脈沖信號T1、T2、T3、T4；W1、W2、W3位節(jié)拍電位信號供硬連線控制器使用。TEC-56北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前6頁，總共35頁。時序發(fā)生器單拍：DP=1，DB=0，TJ=0按下QD按鈕產(chǎn)生一組T1-T4節(jié)拍脈沖信號后停機，停在T4。單步：DP=0，DB=1，TJ=0按下QD按鈕產(chǎn)生一組W1~W3節(jié)拍電位信號后停機，停在W3。連續(xù)：DP=0，DB=0，TJ=0按下QD按鈕產(chǎn)生連續(xù)不斷的節(jié)拍脈沖信號。TJ=1時，可使連續(xù)脈沖停止，時序停在T4或W3。TEC-57北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前7頁，總共35頁。時序發(fā)生器TEC-58北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前8頁，總共35頁?；緯r序波形MF周期2μS,占空比50%,T1~T4的脈寬2μS。微指令周期8μS。TEC-59北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前9頁，總共35頁。時序發(fā)生器本實驗設備設計：執(zhí)行一條微指令需要4個節(jié)拍脈沖，利用單拍方式可完成一條微指令的操作。硬連線控制器執(zhí)行一條機器指令需要3個節(jié)拍電位。SKIP為空余W節(jié)拍的跳轉(zhuǎn)信號。TEC-510北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前10頁，總共35頁。邏輯測試筆TTL/CMOS邏輯測試筆測試TTL/CMOS邏輯高(H)低(L)電平；測試連續(xù)脈沖()；單次脈沖計數(shù)器(D)；TEC-511北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前11頁，總共35頁。邏輯測試筆使用說明將黑色魚夾接地(GND)，紅色接被測設備的Vcc(+5V)電源。本產(chǎn)品尋找故障的方法有兩種：一種是先用邏輯筆檢出關鍵信號（如時鐘、起動、移位、復位）丟失的地方，根據(jù)被測設備的邏輯原理把故障縮小到一個較小的范圍內(nèi)，再對被懷疑的組件配合脈沖筆進行脈沖注入—響應測試，判斷組件的好壞。另一種方法是先對某串電路進行脈沖注入—響應測試，看信號能否從始端送到終端，用同樣方法檢查每一串電路，直到把故障找出來。TEC-512北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前12頁，總共35頁。

測量內(nèi)容

輸入信號

顯示結(jié)果

靜態(tài)測量

低電平高電平中間態(tài)高阻態(tài)

“L”燈亮“H”燈亮“L”、“H”燈都不亮“D”燈亮

動態(tài)測量5MHz正脈沖5MHz負脈沖0.3MHz方波

“L”、“∏”燈亮“H”、“∏”燈亮“L”、“H”、“∏”燈都亮

單脈沖捕捉正極性負極性“L”燈亮“H”燈亮來一脈沖“∏”燈閃動一次TEC-513北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前13頁，總共35頁。邏輯測試筆使用說明若需拆卸，先把電源插座上的螺帽旋下，然后旋開筆殼與探針即可維修。注：①當測試TTL電路邏輯筆的開關撥到標有“TTL”的一側(cè)，測試CMOS電路將開關撥到標有“CMOS”的一側(cè)。②邏輯筆測試電平指標與TTL和CMOS標準相一致。TEC-514北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前14頁，總共35頁。一運算器組成實驗實驗目的:1.熟悉雙端口通用寄存器堆的讀寫操作。2.熟悉簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路。3.驗證運算器74LS181的算術邏輯功能。4.按給定數(shù)據(jù)，完成指定的算術、邏輯運算。TEC-515北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前15頁，總共35頁。電路框圖TEC-516北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前16頁，總共35頁。實驗設備TEC-5計算機組成原理實驗系統(tǒng)1臺；TDS1001數(shù)字存儲示波器1臺；邏輯測試筆1支。TEC-517北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前17頁，總共35頁。參考連線：數(shù)據(jù)通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi電平開關K0K1K2K3K4K5K6數(shù)據(jù)通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M電平開關K7K7K8K9K10K11K12數(shù)據(jù)通路ALU–BUS#SW–BUS#RS–BUS#Cn#電平開關K13K14K15VccTEC-518北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前18頁，總共35頁。實驗任務1.按圖要求,將運算器模塊與實驗臺操作板上的線路進行連接。2.用開關SW7~SW0向通用寄存器堆RF內(nèi)的R0~R3寄存器置數(shù)。演示

然后讀出R0~R3的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)總線DBUS上顯示出來。演示4.將R0寫入DR1，將R1寫入DR2

。演示3.驗證ALU的正邏輯算術運算，演示

邏輯運算功能。演示TEC-519北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前19頁，總共35頁。74LS181ALU算數(shù)/邏輯運算功能表TEC-520北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前20頁，總共35頁。實驗要求做好實驗預習，掌握運算器的數(shù)據(jù)傳輸通路及其功能特性，熟悉實驗中所用模擬開關的作用和使用方法。寫出實驗報告，內(nèi)容：實驗目的、實驗任務的數(shù)據(jù)表格、控制信號模擬開關值、運算結(jié)果。比較理論值與實驗結(jié)果。進位延遲和求和延遲時間波形圖及測量值?？裳芯坑懻摰钠渌鼏栴}。TEC-521北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前21頁，總共35頁。二雙端口存儲器原理實驗實驗目的：了解雙端口靜態(tài)隨機存儲器IDT7132的工作特性及使用方法。了解半導體存儲器怎樣存儲和讀出數(shù)據(jù)。了解雙端口存儲器怎樣并行讀寫，產(chǎn)生沖突的情況如何。TEC-522北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前22頁，總共35頁。TEC-523北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前23頁，總共35頁。TEC-524北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前24頁，總共35頁。TEC-525北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前25頁，總共35頁。電路框圖TEC-526北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前26頁，總共35頁。實驗設備TEC-5計算機組成原理實驗系統(tǒng)1臺；TDS1001數(shù)字存儲示波器1臺；邏輯測試筆1支。TEC-527北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前27頁，總共35頁。參考連線：置DP=1,DB=0,編程開關撥到正常位置

數(shù)據(jù)通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM–BUS#CER#SW–BUS#電平開關K0K1K2K3K4K5K6AR+1和PC+1

兩個信號接地

TEC-528北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前28頁，總共35頁。實驗任務（1）按電路圖將有關信號和二進制開關對應接好，接通電源。（2）將數(shù)碼開關SW7~SW0設置為00H，將此數(shù)據(jù)作為地址置入AR；然后重新設置二進制開關控制，將數(shù)碼開關SW7~SW0上的數(shù)據(jù)00H寫入RAM中。演示依此方法，向存儲器的10H、20H、30H、40H單元寫入10H、20H、30H、40H。（3）使用雙端口存儲器的左端口，依次讀出RAM第00H，10H，20H，30H，40H單元中的內(nèi)容。演示TEC-529北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前29頁，總共35頁。實驗任務觀察上述各單元中的內(nèi)容是否正確。注意：總線上禁止兩個以上部件同時向總線輸出數(shù)據(jù)。當存儲器進行讀出操作時，必須關閉SW-BUS三態(tài)門！當向AR送入地址時，雙端口存儲器不能被選中。（4）通過雙端口存儲器的右端口，讀出數(shù)據(jù)，觀察結(jié)果是否正確。演示（5）雙端口存儲器的并行讀寫和訪問沖突測試。演示TEC-530北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前30頁，總共35頁。實驗要求做好實驗預習，掌握IDT7132雙端口存儲器的功能特性及使用方法。寫出實驗報告，內(nèi)容：實驗目的實驗任務的數(shù)據(jù)表格，檢測結(jié)果。可研究討論的其它問題。TEC-531北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前31頁，總共35頁。三數(shù)據(jù)通路組成實驗進一步熟悉計算機的數(shù)據(jù)通路；將雙端口通用寄存器堆和雙端口存儲器模塊聯(lián)機；掌握數(shù)字邏輯電路中故障的一般規(guī)律，以及排除故障的一般原則和方法；鍛煉分析問題與解決問題的能力，在出現(xiàn)故障的情況下，獨立分析故障現(xiàn)象并排除故障。TEC-532北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前32頁，總共35頁。電路框圖

TEC-533北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前33頁，總共35頁。實驗設備TEC-5計算機組成原理實驗系統(tǒng)1臺；TDS1001數(shù)字存儲示波器1臺；邏輯測試筆1支。TEC-534北京郵電大學計算機學院系統(tǒng)結(jié)構實驗室當前34頁，總共35頁。參考連