《计算机组成原理实验指导书2009(修订版).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理实验指导书2009(修订版).pdf（137页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、目 录目 录.第一部分 基本单元实验.-1-1.1算术逻辑运算实验.-1-一、实验目的.-1 -二、实验内容.-1 -三、实验仪器.-1 -四、实验原理.-1 -五、实验步骤.-2-六、实验报告.-4-七、实验思考题.-4-1.2进位控制实验.-5-一、实验目的.-5-二、实验内容.-5-三、实验仪器.-5-四、实验原理.-5-五、实验步骤.-6-六、实验报告.-7-七、实验思考题.-7-1.3移位运算实验.-8-一、实验目的.-8-二、实验内容.-8-三、实验仪器.-8-四、实验原理.-8-五、实验步骤.-9-实验报告.-9-七、实验思考题.-10-1.4 乘法器设计实验.-10-一、实验目
2、的.-10-二、实验内容.-10-三、实验仪器.-10-四、实验原理.-10-五、实验步骤.-11-六、实验报告.-12-七、实验思考题.-12-1.5存储器实验.-13-一、实验目的.-13-二、实验内容.-13-三、实验仪器.-13-四、实验原理.-13-五、实验步骤.-14-六、实验报告.-16-七、实验思考题.-16-1.6 总线控制实验.-16-、实验目的.-16-二、实验内容.-17-三、实验仪器.-17-四、实验原理.-17-五、实验步骤.-17-K、实验报3.-19-七、实验思考题.-19-1.7时序实验.-20-一、实验目的.-20-二、实验内容.-20-三、预备知识.-20
3、-四、实验仪器.-20-五、实验原理.-20-六、实验步骤.-21-七、实验报告.-22-八、实验思考题.-22-1.8 微程序控制器的组成与微程序设计实验.-23-一、实验目的.-23-二、实验内容.-23-三、实验仪器.-23-四、实验原理.-23-五、实验步骤.-24-六、实验报告.-29-七、实验思考题.-29-1.9硬布线控制器设计实验.-30-一、实验目的.-30-二、实验设备.-30-三、实验内容.-30-四、实验原理.-30-五、实验步骤.-32-六、实验报告.-32-七、思考题.-32-第二部分 综合实验.-33-2.1 基本模型机实验.-33-一、实验目的.-33-二、实验
4、内容.-33-三、实验仪器.-33-四、实验原理.-33-五、实验步骤.-37-六、实验报告.-40-七、实验思考题.-40-2.2 移位运算模型机实验.-41-、实验目的.-41-二、实验内容.-41-三、实验仪器.-41-四、实验原理.-41-五、实验步骤.-41-K、实验报3.-46-七、实验思考题.-46-2.3 复杂模型机实验.-47-一、实验目的.-47-二、实验内容.-47-三、预备知识.-47-四、实验仪器.-48-五、实验原理.-48-六、实验注意事项.-49-七、实验步骤.-49-八、实验报告.-54-九、实验思考题.-54-2.4 可重构原理计算机的组成实验.-55-一、
5、实验目的.-55-二、实验内容.-55-三、实验仪器.-55-四、实验原理.-55-五、实验步骤.-57-/实验报告.-58-七、实验思考题.-58-第三部分 扩展板实验.-59-3.1 扩展82 5 5 并行口实验.-59-一、实验目的.-59-二、实验内容.-59-三、实验仪器.-59-四、实验原理.-59-五、实验步骤.-61-六、实验报告.-64-七、实验思考题.-64-3.2 扩展82 5 3定时器/计数器实验.-65-一、实验目的.-65-二、实验内容.-65-三、实验仪器.-65-四、实验原理.-65-五、实验步骤.-66-六、实验报告.-68-七、实验思考题.-68-3.3 8
6、259中断控制器实验.-69-一、实验目的二、实验内容三、实验仪器四、实验原理五、实验步骤-69-69-69-69-72-七、实验思考题-75-附录1 实验用芯片介绍74录录录附附附联机软件操作说明.-85-M AX+PLUSII软件使用说明.-89-模块布局图.-132-第一部分基本单元实验1.1算术逻辑运算实验一、实验目的1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。2、验证运算功能发生器（74LS 1 81）的组合功能。二、实验内容运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算。三、实验仪器1、Z Y 1 5 C o m p S y s l 2 B B 计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排
7、 线 若 干四、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1-1 所示。其中运算器由两片74LS 1 81 以并/串形式构成 8 位字长的A L U。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS 2 73）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS 2 45）和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门（74LS 2 45）和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。D7 DOI-I11111111LDDR1|74LS245BiQ7 Q4 Q3 QO74LS273CN+47A7 A，74LS273DATA BUSD7 DOQ
8、7 Q4 Q3 QOI.DDR2T4图 1-1 运算器数据通路图图 1-2 中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T 4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时,还需将S 3、S 2、S k S O、C n、M、LD D R K LD D R 2、ALU 信 S W G 各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接，其 中 ALU _ G S W _ G为低电平有效，LD D R 1、LD D R 2 为高电平有效。按动微动开关S T AR T,即可获得实验所需的单脉冲。五、实验步骤1、按
9、图 1-2 连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。(图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分)信号单元 T4 LJ4-口 TS4ALU _GS3S2S1SOMC NLD D R 2LD D R 1ALU _GS3S2S1SOMC NLD D R 2LD D R 1算术逻辑单元输入单元SW _G n开关单元SW _G图 1-2 算术逻辑运算实验接线图2、用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1 和 DR2 置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1 中置入 1 1 0 0
10、0 0 0 1 (C1 I I)和向DR2 中置入0 1 0 0 0 0 1 1 (4 3 H)为例，具体操作步骤如下:首先使各个控制电平的初始状态为：CL R=1,L DDR1 R,L DDR2=0,A L U _ G=1,S W G=l,S 3 S 2S I S O M CN=1 1 1 1 1 1,并将控制台单元的开关S P 0 3 打 在“S TE P”,S P 0 5万 在“N O RM”状态，然后按下图所示步骤进行。LDDR1=CFL DDR2=1T4=n上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T 4 的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关S TA RT来产生
11、的。置数完成以后，检 验 DR1和 DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（Sk G=l）,打开ALU输出三态门（ALU_G=O）,使 ALU单元的输出结果进入总线。当设置S3、S2、SI、SO、M、CN的状态为111111时,数据单元的指示灯显示DR1中的数;而设置成101011时，数据单元的指示灯显示DR2中的数，然后将指示灯的显示值与输入的数据进行对比。3、验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）74LS181的功能见表1-1,可以通过改变S3 S2 SI SO M CN的组合来实现不同的功能，表 中“A”和“B”分别表示参与运算的两个数，“+”表示逻辑或
12、，“加”表示算术求和。表 1-1 74LS181功能表S3S2S1soM=0（算术运算）M=1CN=1无进位CN=O有进位（逻辑运算）0000F=AF=A 加 1F二 A0001F=A+BF=(4+B)力 口 1F=4+30010F=A+3F=(A+B)力 U 1F=AB0011F=0 减 1F=0F=00100F=A 力 口 ABF=A 力 口 A B 力 口 1F=AB0101F=(A+B)力 口 A BF=(A+B)力 口 A B 力 口 1F=B0110F=A减 B 减 1F=A 减 BF=A 80111F=A 8 减 1F=ABF=AB1000F=A 加 ABF=A加 4B 加 1F
13、=A+81001F=A 力 口 8F=A 力 口 8 力 口 1F=A 31010F=(A+B)力 口 A8F=(A+B)力 口 A8 力 口 1F=B1011F=A8 减 1F=ABF 二 AB1100F=A 力 n AF=A 力 nA 力 n iF=11101F=(A+B)力 U AF=(A+B)加 A 加 1F=A+B1110F=(A+B)力 口 AF=(A+B)加 A 加 1F=A+B1111F二 A 减 1F=AF=A通过前面的操作，我们已经向寄存器DR1写入C2H,DR2写入44H,即 A=C2H,B=44H。然后改变运算器的控制电平S3 s2 SI SOM C N 的组合，观察运
14、算器的输出，填入表1-2中，并和理论值进行比较、验证74LS181的功能。表 1-2 运算器功能实验表DR1DR2S3S2SIsoM=0（算术运算）M=1CN=1无进位CN=O有进位（逻辑运算）C2440000F=11000010F=11000011F=00111101C2440001F=11000110F=11000111F=00111001C2440010F=11111011F=11111100F=00000100C2440011F=llllllllF=00000000F=00000000C2440100F=01000100F=01000101F=10111111C2440101F=010
15、01000F=01001001F=10111011C2440110F=01111101F=01111110F=10000110C2440111F=10000001F=10000010F=10000010C2441000F=00000010F=00000011F=01111101注：连 线 时 应 注 意 表 示 两 个 引 脚 是 导 通 的，指同一个信号；二 表示两个引C2441001F=00000110F=00000111F=01111001C2441010F=00111011F=00111100F=01000100C2441011F=00111111F二 01000000F=010000
16、00C2441100F=10000100F=10000101F=llllllllC2441101F=10001000F=10001001F=111110UC2441110F=10111101F=10111110F=11000110C2441111F=11000001F=11000010F=11000010脚没有导通，指两个不同的信号（以后均不再说明）。六、实验报告1完成实验步骤2,在显示结果后将指示灯显示的值与输入的数据进行比较;2、完成实表1 2,比较理论分析值与实验结果值；并对结果进行分析。七、实验思考题1、运算器的功能是什么？核心部分是什么？1.2 进位控制实验一、实验目的验证带进位控制
17、的算术运算功能发生器的功能。二、实验内容按给定的数据完成几种指定的算术运算。三、实验仪器1、ZY15compSysl2BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排 线 若 干四、实验原理进位控制运算器的实验原理如图1-3所示，在实验I、I的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入一个锁存器，其写入是由T 4和A R信号控制，T 4是脉冲信号，实验时将T 4连至信号单元的T S 4匕A R是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验,而T 4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。D A TA B U SD7 D O图 1-3 进位控制实验原理图五、实验步骤1、按 图 1
18、-4 连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）信号单元T1 EZK TS1T4 *TS4算术逻辑单元D OD7.J D 1开关单元输入单元SW _G-O SW _G图 1-4 进位控制实验接线图2、进位标志清零。具体操作方法如下：实验板中开关单元中的CLR 开关为标志位CY、Z I 的清零开关，它为0时（开关向上为1,向下为0）是清零状态，所以将此开关做1-0-1 操作，即可使标志位CY、Z I 清 零（清零后CY、Z I 指示灯亮）。3、用输入单元的二进制数据开关向D R 1 存 入 1 1 0
19、 0 0 0 0 1,向D R 2 存入0 1 0 0 0 0 1 1。首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1,LD D R 1=O,LD D R 2=0,A LU _ G=1,A R=1,SW _ G=1,S3 S2 S1 SO MCN=1 1 1 1 1 1,并将控制台单元的开关SP 0 5 打 在“NO R M”状W,SP 0 6 打 在“R U N”状 态,状 0 3 打 在“打E P”状 态,状 0 4 打 在“R U N”状态,然后划出流程图并进行实验。其中T 4 的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关ST A R T 来产生的。4、验证带进位运算及进位锁存功能。进行带进位
20、算术运算：前面的操作已经向D R 1、D R 2 置数，然后关闭数据输入三态门（SW _ G=1）并 使 LD D R 2=0,打 开 A LU 输出三态门（A LU _ G=0）,使 A LU 单元的输出结果进入总线，m S3 S2 SI SO M C N 的状态为1 0 0 1 0 1 时，数据区线指示灯显示的数据为D R 1 加 D R 2 加当前进位标志得到的结果。这个结果是否产生进位，则要使A R=O,然后按动触动开关ST A R T,若进位标志灯CY 仍然亮，表示无进位；若进位标志灯CY 灭，表示有进位。在本例中D R 1 为 1 1 0 0 0 0 0 1,D R 2 为 0 1
21、 0 0 0 0 1 1,结果为0 0 0 0 0 1 0 0；当 A R=O 时，按动开关START,CY灭，表示有进位。六、实验报告验证带进位运算及进位锁存功能，记录实验数据。七、实验思考题1、74LS181能提高运算速度的原因是什么？2、在定点二进制运算器中，减法运算般通过什么方式实现？1.3 移位运算实验一、实验目的验证移位控制的功能。二、实验内容使用一片74LS299来实现移位控制。三、实验仪器1、ZY15compSysl2BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排 线 若 干四、实验原理移位运算实验中使用了一片74LS299作为移位发生器，其八位输入/输出端以排针方式和总线单
22、元连接。299_G信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，由SI SO M控制信号控制其功能状态，列 表 如 卜：表1-3 74LS299功能表299_GS1soM功能000任意保持0100循环右移0101带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移任意11任意装数图L 5移位运算电路原理图五、实验步骤1、按 图 16连接实验线路，仔细检查无误后接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方,接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）信号单元 T4 口-SW_G图 1-6 移位运算实验接线图2、用输入单元的二进制数据开关把数据写入7 4 L S 2 9 9：首先使各个
23、控制电平的初始状态为:2 9 9 _ G=1,S W G=l,S I S O M =1 1 1,C L R=1-0-1,并将控制台单元的开关S P 05 打 在“N O R M”状态，S P 06 打 在“R U N”状态,S P 03 打 在“S T E P 状态，S P 04 打 在“R U N”状态，按下面的流程图进行实验。数据开关打开三态置数关三态门其中T 4 的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关S T A R T 来产生的。3、参照前面的表格卜3,改变S O S I M 2 9 9 _ 6 的状态，按动触动开关S T A R T,观察移位结果。六、实验报告对照表1 3,列表记录
24、移位结果。七、实验思考题1、本实验用到的移位发生器是什么？其功能表是什么？1.4 乘法器设计实验一、实验目的1、熟悉大规模可编程器件CPLD的应用o2、掌握4 位阵列乘法器的设计原理。二、实验内容通 过 MAX+plusII软件，下载乘法程序到是实验箱，输入乘数和被乘数，观察结果并与理论值进行比较。三、实验仪器1、ZY15compSysl2BB计算机组成原理及系统结果实验箱一台2、排 线 若 干四、实验原理硬件乘法器常规的设计通常使用“串行移位”和“并行加法”相结合的方法，这种方法的优点是所需的硬件资源少，但是串行方法速度太慢，不能满足科学技术对高速乘法提出的要求。由于在计算机中乘法运算大约占
25、全部算术运算的1/3,因此采用高速乘法部件十分必要。随着大规模集成电路的发展，高速的单元阵列乘法器应运而生，出现了各种形式的阵列乘法器，提供了极快的计算速度。使用CPLD器件来设计4 位阵列乘法器。4 位 乘 4 位不带符合的阵列乘法器的逻辑原理如下图1-7。Xa3b3a2b2alblaObOa3b0a2b0albOaObOa3bl a2blalblaObla3b2 a2b2 alb2a0b2a3b3a2b3 alb3 a0b3P7 p6p5 p4 p3P2plpOa3b0a2b0albOaObO图 L 7 阵列乘法器逻辑图依据逻辑图用原理图输入法，把四乘四位不带符合的阵列乘法器设计到CPLD
26、单元芯片MAX7128中。实验用输入单元的高4 位作为b3-bO,低 4 位作为a3-aO,用输出单元的数码管来显示列阵乘法器的结果。五、实验步骤1、请参照附录3 提示安装学习MAX+PLUS II软件。2、光盘中提供设计的阵列乘法器文件打开。接通电源，通过MAX+plusII软件，把对应chengfa文件中的mult.pof文件用下载电缆下载到实验箱中。3、按 图 1-8连接实验线路，仔细检查无误后接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方,接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）4、用输入单元的二进制数据开关把乘数03H与被乘数02H写入寄存器（在 CPLD器件）中
27、，然后把相乘的结果在输出单元显示。具体按照如下步骤，首先使各个控制电平的初始状态为：SW_G=L CE=1,WE=1,299_G=1,CLR=1-O-*1,并将控制台单元的开关SPO5打在“NORM”，开关SPO3打 在“STEP”，开关SP04打 在“RUN”状态，然后按照下面框图所示步骤进行操作。下面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行。注意：按动一下控制台单元大鼠标开关“START，即可在G _ C K 得到一个正脉冲5、观察乘法器输出，并与理论值相比较。CE=1WE=1SW_G=1299 G=1SW_G=OG CK=-n-299_G=0SW_G=1 CE4)WE=0输 出
28、单 元W E LED_G W E CE 299_GSW_GS W_G输 入 单 元腐埋海懿弟爆开 关 单 元六、实验报告1、熟练使用MAX+PLUSII软件；2、列表将乘法器输出与理论值进行比较。七、实验思考题1、如果乘法器的运算结果发生溢出，在输出单元会出现什么现象？1.5 存储器实验一、实验目的1、掌握静态随机存储器R A M 工作特性。2、掌握静态随机存储器R A M 的数据读写方法。二、实验内容运用静态随机存储器R A M 进行单步读、写和连续写数据。三、实验仪器1、Z Y 1 5 c o m p S y s l 2 B B 计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排 线 若 干四、
29、实验原理实验所用的半导体静态存储器电路原理如图厂9所示，实验中的静态存储器由一片6 116（2K X 8）构成，其数据线接至数据总线，地址由地址锁存器（7 4LS27 3）给出。地 址 灯 LI 0 1-L I 0 8 与地址总线相连，显示地址内容。输入单元的数据开关经一三态门（7 4LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。D 7D 0D A T A B U S图 1-9存储器实验原理图地址总线为8 位，接入6 116 的地址A 7 A 0,将 6 116 的高三位A 8-A 10 接地，所以其实际容量为256 字节。6 116 有三个控制线：C E （片选线）、0 E （读线）、W E
30、 （写线）。本实验中将 0 E 常接地，在此情况，当 C E=O、W E=O 时进行写操作，C E=O、W E=1时进行读操作，其写时间与T3脉冲宽度一致。实验时，将 T3脉冲接至实验板上时序电路模块的TS3相应插针中，其它电平控制信号由开关单元的二进制开关给出，其中SW _ G 为低电平有效，LD A R 为高电平有效。五、实验步骤1、形成时钟脉冲信号T 3,具体接线方法和操作步骤如下：（1）将信号源单元中的C LO C K 和 C K,TS3和 T3用排线相连。（2）将信号源单元中的两个二进制开关“SP0 3”设置为“R UN”状态、“SP0 4”设置为“R UN”状 态（当“SPO 3”
31、开关设置为“R UN”状态、“SP0 4”开关设置为“R UN”状态时,每按动一次触动开关STA R T,则 T 3 的输出为连续的方波信号。当“SP0 3”开关设置为“STE P”状态、“SP0 4”开关设置为“R UN”状态时:每按动一次触动开关STA R T,则 T3输出一个单脉冲，其脉冲宽度与连续方式相同。）2、按 图 1 7 0 连接实验线路，仔细检查无误后接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方,接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）信号单元TS3 口*1 3存储器单元CE n WE_R CE_L开关单元LDARSW G SW_G输入单元 LDAR地址指
32、针单元盛翅鼻洋期烯图 1 T 0存储器实验接线图3、给存储器的0 0、0 1、0 2、0 3、0 4 地址单元中分别写入数据11、22、33、44、55,具体操作步骤如下：（以向0 0 号单元写入11为例）首先使各个控制电平的初始状态为:SW G=l,C E=1,W E=1,LD A R=0,PC _ G=1,C LR=1-0-1,并将控制台单元的开关 SP0 5 打在“N O R M”状态，然后按下图所示步骤进行。图中方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T3的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关STA R T来产生的，而 W E 的负脉冲则是通过让开关单元的W E 开关
33、 做 1-0-1 变化来产生的。SW_G=OLDAR=1T3=-nSW_G=1LDAR=OSW_G=0CE=0WE=TT4、依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容，在数据总线单元的指示灯上进行显示，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。具体操作步骤如下：（以从00号单元读出11数据为例）C E=1 IWE=1SW_G=1L LDAR=1JSW G=0T3=nSW_G=1LDAR=OCE=O其中AR的值在地址总线单元的指示灯上显示，RAM相应单元的值在数据总线单元的指示灯上显示。六、实验报告1、按实验内容进行单步读、写、连续写。着重写明各开关的状态，并按先后顺序写明操作步骤；
34、2、将存储器的地址和其对应的数据列表记录。七、实验思考题1、静态存储器是靠什么存储信息？动态存储器乂是靠什么存储信息?2、静态存储器和动态存储器的优缺点？1.6总线控制实验一、实验目的1、理解总线的概念及其特性。2、掌握总线传输控制特性。二、实验内容改变输入寄存器的地址值，在输出单元的数码管上会显示出该地址下的存储器RA M的值。三、实验仪器1、Z Y 1 5 c o m p Sy s l 2 BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排 线 若 干四、实验原理总线是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路，是构成计算机系统的骨架。借助总线连接，计算机在系统各部件之间实现传送地址、数据和控制
35、信息的操作。因此，所谓总线就是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线。总线传输实验框图如图1-1 1 所示，它将几种不同的设备挂至总线上，有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。这些设备都需要有三态输出控制，按照传输要求恰当有序的控制它们，就可实现总线信息传输。数据总线图 1-1 1 总线示意图五、实验步骤1、根据挂在总线上的几个基本部件，设计一个简单的流程：(1)输入设备将一个数写入地址寄存器。(2)输入设备将另一个数写入到存储器的当前地址单元中。(3)将存储器当前地址单元中的数用LE D数码管显示。2、按 照 图 1-1 2 实验接线图进行连线，仔细检查无误后，接通电源。(图中箭头表示需要接
36、线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分)图 1-12总线控制实验接线图3、具体操作步骤图示如下：首先使各个控制电平的初始状态为:SW_G=1,CE=1,WE=1,LDAR=O,299_G(LED_G)=1,PC_G(WE)=1,CLR=并将控制台吊元的开关SP05打 在“NORM”状态，然看按下图所示步骤进行。图中方括号中的控制电平变化要按照从上到卜.的顺序来进行，其中LDAR的正脉冲是通过让开关单元的LDAR开关做0-1-0 变化来产生的，而 WE和 PC_G(WE)的负脉冲则是通过让开关单元的WE和 PC.G 开关做1-0-1 变化来产生的。SW _G
37、=O LDAR=J1 SW _G=1 SW _G=O-I 比=一比力 L 299_G(LED_G)=0帼=廿|_SW_G=1J PC_G(WE)=U完成上述操作后，在输出单元的数码管上观察结果。六、实验报告改变寄存器的地址值列表记录存储器的R A M值。七、实验思考题1、什么叫总线？总线控制的方式有哪些?2、画出单总线结构示意图。1.7 时序实验一、实验目的1、掌握时序产生器的组成原理和设计思想，提高对基本逻辑部件的分析和设计能力。2、观察、分析和测量实验箱的控制时序，提高实际动手能力。3、增加对系统时序的理解，进一步深化理解计算机的工作原理。二、实验内容通过联机软件的示波器观察控制时序。三、
38、预备知识1、复习有关时序电路的内容。2、弄清实验电路中各部分之间的关系以及信号之间的逻辑关系。3、掌握联机软件的使用方法，参见附录2。四、实验仪器1、Z Y 1 5 co m p S y s l 2 B B 计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排 线 若 干3、8芯鳄鱼夹线一根4、P C机-台五、实验原理实验所用的时序电路原理如图1-1 3 示，可产生4个相位等间隔的时序信号T S 1-T S 4,其中CK 为时钟信号，由实验台右上方的方波信号源提供，可产生频率可调的方波信号。实验者可自行选择方波信号的频率（通过调节电位器R W 1）。为了便于控制程序的运行，时序电路发生器设置了一个启停
39、控制触发器，使 T S 1 T S 4 信号输出可控。图中S T E P （单步）、S T O P（停机）分别是来自实验板信号源单元二进制开关S P 0 3、S P 0 4 的状态。S T A R T 信号来自实验板控制台单元的一个微动开关S T A R T 的按键信号。当 S P 0 3、S P 0 4 开关状态都为R U N 时，一旦按下启动键，运行触发器一直处于“1”状态，即原理图中P 1 7 一直为“1”，因此时序信号T S I T S 4 将周而复始地发送出去。当 S P 0 3 为 1 （S T E P）时，一旦接下启动键，机器便处于单步运行状态。此时只发送一个微指令周期的时序信号
40、就停机。S T O PT S 1T S 2T S 4T S 3图 1-1 3 时序电路原理图S T E P 1CL R六、实验步骤1、首先按照图1-1 4 进行接线用8 芯鳄鱼夹线将输出信号引入示波器的输入通道。将 S P 0 3和 S P 0 4 开关的状态均设为“R UN”状态，按动S T AR T 触动开关，时序信号T S I T S 4 将周而复始地发送出去。2、联机并用联机软件的示波器功能来观察输出波形，这时用联机软件的示波器功能就可以观察到时序信号，将该信号与图1 1 5 示波形对比（软件的具体使用方法见附录2 中的软件操作说明）。通过调节R W 1 可以使输出波形的频率在1 0
41、0 H z 到 30 0 H z 之间变化。（注意：开关单元的拨位开关C L K 置为高电平，若采样有失真时请把采样频率调高一些。）图 1-1 4 时序实验接线图图 1-15时序波形参考图七、实验报告1、绘出实验中观察到的波形图；2、给出CK的频率，说明：CK与 TSI、TS2、TS3、TS4之间的关系。八、实验思考题1、在示波器上如何确定工作脉冲的先后关系？1.8 微程序控制器的组成与微程序设计实验一、实验目的1、掌握微程序控制器的组成原理。2、掌握微程序的编制、写入，观察微程序的运行。3、为整机实验打好基础。二、实验内容编制微程序并观察其运行过程。三、实验仪器1、ZY15compSysl2
42、BB计算机组成原理及系统结构教学实验系统-台2、排 线 若 干四、实验原理实验所用的时序电路原理可以参考时序实验。由于时序电路的内部线路已经连好（时序电路的CLR已接到实验板中下方的CLR清零开关上），所以只需将时序电路与方波信号源连接即可。1、微程序控制电路微程序控制器的组成见图1-16其中控制存储器采用3 片 2816 E2PR0M,具有掉电保护功能。微命令寄存器18位，用两片8D触 发 器（74LS273）和一片4D（74LS175）触发器组成。微地址寄存器6 位，用三片上升沿触发的双D触 发 器（74LS74）组成，它们带有清“0”端和置“1”端。在不进行判别测试的情况下，T 2 时刻
43、打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当 T4时刻进行判别测试时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器设置为“1”状态，完成地址修改。在该实验电路中，在控制台单元有一个编程开关SP06,它具有三种状态：WRITE（编程）、READ（校验）、RUN（运行）。当处于“编程状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了 组三
44、态门74LS245,目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。2、微指令格式微指令字长24位，其控制位顺序如下：表 1-4 微指令结构图微程序242322212019181716151413121110987654321控制信号S3S2S1SOMC NR DM 17M 16ABPuA5uA4uA3uA2uAluA OA字1没B字段P 字段151413控制信号121110控制信号987控制信号000000000001LDRI001RS_G001P1五、实验步骤1、图 上1 7 几条机器指令对应的参考微程序流程图，将全部微程序按微指令格式变成二进制代码，可得到表1-5 的二进
45、制代码表。010L D D R 1010R D _ G010P 2011L D D R 2011R I _ G011P 3100L D I R1002 9 9 _ G100P 4101L O A D101A L U_ G101A R110L D A R110P C _ G110L D P CM 17M 16控制信号00Y 001Y 110Y 211Y 3表 1-5 微程序时序控制实验二进制代码表微地址S 3 S 2 S I S O M C N R D M 1 7 M 1 6ABpu A 5 u A 4 u A 3 u A 2 u A l u A O0 00 0 0 0 0 00110 0 00
46、 0 01 0 00 1 0 0 0 00 10 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 00 20 0 0 0 0 00011 0 00 0 00 0 10 0 1 0 0 00 30 0 0 0 0 00011 1 00 0 00 0 00 0 0 1 0 00 40 0 0 0 0 00010 1 10 0 00 0 00 0 0 1 0 10 50 0 0 0 0 00110 1 00 0 10 0 00 0 0 1 1 00 61 0 0 1 0 10110 0 11 0 10 0 00 0 0 0 0 10 70 0 0 0 0 00011 1 0
47、0 0 00 0 00 0 1 1 0 11 00 0 0 0 0 00000 0 10 0 00 0 00 0 0 0 0 11 10 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 0 0 0 1 11 20 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 0 0 1 1 11 30 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 0 1 1 1 01 40 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 1 0 1 1 01 50 0 0 0 0 01010 0 00 0 10 0 00 0 0 0 0 11 60 0 0 0 0 00011 1
48、00 0 00 0 00 0 1 1 1 11 70 0 0 0 0 00010 1 00 0 00 0 00 1 0 1 0 12 00 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 1 0 0 1 02 10 0 0 0 0 00111 1 01 1 01 1 00 1 0 1 0 02 20 0 0 0 0 00010 1 00 0 00 0 00 1 0 1 1 12 30 0 0 0 0 00110 0 00 0 00 0 00 0 0 0 0 12 40 0 0 0 0 00000 1 00 0 00 0 00 1 1 0 0 02 50 0 0 0 0 11100 0
49、 01 0 10 0 00 0 0 0 0 12 60 0 0 0 0 0001I 0 10 0 01 1 00 0 0 0 0 12 70 0 0 0 0 11100 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 03 00 0 0 0 0 11010 0 01 0 10 0 00 1 0 0 0 1图 1-1 6 微控制器实验原理图 474LS245741s74LM17741.S 27374LS175in datan1 lat;iin data2S(162S(1628cl 6CE WEm e tn address74I.S24574I,S24574I.S24574I.S374iKldrle
50、do4+W-NISO741s27374LS138(A)74LS138(B)74LS138(P)control and m CE_R.1WE_R.DROJAR7R存储元：AROA：LDIR17指令单元10一TC S W _ G输入单兀LED_G见WE输出单元图2-3 基本模型机实验接线图四陶*甜册沸4、运行程序方法一：联机运行程序首先使各个开关的状态为：信号源单元中的S P0 3 开关设置为“S T EP”状态，S P0 4 开关设置为“R U N”状态；控制台单元的开关S P0 5 处 于“N O R M”状态，S P0 6 处 于“R U N”状态；开关单元的开关S WB、S WA为“1 1