《计算机组成原理》实验讲义2012-9.doc

计算机组成原理
实验指导

肇庆学院计算机学院
计算机组成原理课程组
2012年9月
目录
(一).实验准备和实验注意事项 2
(二).实验装置各单元介绍 2
(三)、实验设备的数据通路结构 6
实验一运算器实验:算术逻辑运算实验 7
实验二运算器实验:进位控制实验 13
实验三静态随机存储器实验 17
实验四数据传送实验 22
实验五微控制器实验 25
实验六基本模型机实验 35
实验七、系统认识 47
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TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备介绍
(一).实验准备和实验注意事项
-CM++计算机组成原理教学实验设备,使用前后均应仔细检查主机板,防止导线、元件等物品落入装置内导致线路短路、元件损坏。
,将排针用电缆线连接起来,连接时要注意电缆线的方向,不能反向连接;如果实验装置中引出排针上已表明两针相连,表明两根引出线内部已经连接起来,此时可以只使用一根线连接。
,前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入;只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。
“0”,灯灭时表示信号为“1”。
。
,不能立即重新开启,关闭与重启之间至少应有30秒间隔。
。
。
(二).实验装置各单元介绍
实验装置如下图所示。整个实验装置由若干个相互独立的、又有一定联系的逻辑电路单元组成。利用本实验装置开展实验的基本方法就是根据某个具体实验目的和要求将相应单元用电缆线连接起来,通过输入装置输入数据和模拟控制信号,通过输出装置的显示检查结果。这些单元包括:
(ALU UNIT)
运算器单元位于实验线路板左部,它包括运算器单元和寄存器堆单元。
(1) 运算器单元(ALU UNIT)
运算器单元由以下部分构成:两片74LSl81构成8位ALU;两个8位寄存器DRl和DR2作为暂存工作寄存器,保存参数或中间运算结果。ALU的输出由三态门74LS245通过排针连到数据总线上;一片8位的移位寄存器74LS299可通过排针连到数据总线上,由GAL和74LS74锁存器组成进位标志控制电路和为零标志控制电路,进位标志和为零标志指示灯。
(2)寄存器堆单元(REG UNIT)
寄存器堆单元由三片8位寄存器(都是74LS374)R0、R1、R2组成,它们用来保存操作数及中间运算结果等,三个寄存器的输入已经和总线连接,而三个寄存器的输出共用一个引出排针RJ1,等待用排线连至总线。
(ADDRESS UNIT)
此单元位于实验线路板的中部,由地址寄存器AR(74LS273)、程序计数器PC(74LS161)及8位地址显示灯构成。单元中程序计数器及地址寄存器的输入已接至总线,而程序计数器的输出以排针形式引出(ADJ6),地址寄存器的输出已连接到外总线单元“EXT BUS”中的AD7--AD0,以排针形式引出。
(INS UNIT)
指令寄存器单元中指令寄存器的输出以排针形式引出,构成模型机时用它作为指令译码电路的输入,实现程序跳转控制。
(STATE UNIT)
时序电路单元位于装置的左上部,其电路由四部分构成:消抖电路(KK2)、时序控制(TSl、TS2、TS3、TS4)、时钟信号源( Ф)、拨动二进制开关组(STOP、STEP)。
用户只需将Ф信号与信号源的输出插孔相连,然后按动START微动开关,根据STOP及STEP的状态,T1--T4将输出有规则的方波信号。各部分电路详细介绍如下:
(1)单拍脉冲及消抖电路
在实验中KK2一般用作为单脉冲信号发生器;START已将其输出接入时序电路中的START处,作为时序电路的启动开关。所以,START一般用作启动时序电路。
(2)时序控制电路、拨动开关组
STEP(单步)、STOP(停机)分别是来自实验台上部的两个二进制开关STEP、STOP的模拟信号。启动是来自微动开关START的按键信号。
当STEP=O(EXEC)时,按下START微动开关,运行触发器Cr一直处于“1”状态,因而时序信号TSl--TS4将周而复始的发送出去。
若STEP=1