唐山學院信息工程系計算機組成原理實驗室計算機組成原理實驗唐山學院信息工程系計算機組成原理實驗1SAC-T3C計算機組成原理實驗儀SAC-T3C計算機組成原理實驗儀實驗內容實驗一時序電路組成、控制原理實驗

實驗二運算器實驗

實驗三半導體存儲器實驗實驗四數據通路實驗

實驗五微程序控制器實驗SAC-T3C計算機組成原理實驗儀SAC-T3C計算機組成原2實驗一時序電路組成、控制原理實驗一實驗目的1、掌握時序電路的組成原理和控制原理2、通過對時序電路輸入、輸出波形的觀察提高對基本邏輯電路、部件的分析和設計能力3、掌握計算機中周期、節拍、脈沖間的關系，增加對計算機系統時序的理解。實驗一時序電路組成、控制原理實驗一實驗目的3實驗一時序電路組成、控制原理實驗二、實驗內容實驗前的準備：DP（單拍）、TJ（停機）、QD、QD’（啟動）是面板上的按鈕，按下時，狀態為1，松開時，狀態為0。在DP=0,TJ=0,QD’=0,QD=1時，開始啟動時序發生器，T1-T4將周而復始地發送出去，機器開始運行，當DP=1時，機器單步運行，即此時只發一個節拍信號就停機，連續運行時，TJ=1,就能使機器停止運行。實驗任務：弄清楚原理線路各部分的原理和信號間的邏輯關系。實驗一時序電路組成、控制原理實驗二、實驗內容4實驗一時序電路組成、控制原理實驗三、實驗步驟：1、將H插孔與Q4插孔相連。2、使DP=0,TJ=0,QD=1,QD’=0用示波器觀察并記錄T1、T2、T3、T4的波形。3、使QD由1變0，再觀察并記錄T1、T2、T3、T4的波形。4、機器在連續運行狀態時，使TJ=1，觀察并記錄出現的現象。實驗一時序電路組成、控制原理實驗三、實驗步驟：5

實驗一時序電路組成、控制原理實驗四、實驗要求：做好預習，掌握時序電路的組成和工作原理。交出完整的實驗報告：包括實驗目的、記錄的波形圖、實驗現象和理論分析以及體會。實驗一時序電路組成、控制原理實驗四、實驗要求：6

實驗一時序電路組成、控制原理實驗五、注意事項：（1）開關按下時，狀態為1，對應發光二極管亮。松開時，狀態為0。（2）避免總線上的數據沖突。實驗一時序電路組成、控制原理實驗五、注意事項：7

實驗二運算器實驗一、實驗目的1．掌握運算器的組成及工作原理。2．完成指定數據的算術和邏輯運算。實驗二運算器實驗一、實驗目的8

實驗二運算器實驗二、實驗內容利用實驗儀上的模擬輸入開關控制設定數據完成指定的運算。實驗二運算器實驗二、實驗內容9實驗二運算器實驗三、實驗步驟：1、在數據輸入開關上撥好第一個數據01010101（即55H）2、根據實驗原理線路，利用各路控制信號的排列組合將第一個數據打入R5中。3、改變各路控制信號的排列組合實現R5的內容送入DR1中。4、仿照1-3步將第二個數據10101010（即AAH）打入R4在實現R4的內容送入DR2中。5、利用S3-S0\Cn\M信號的不同排列組合實現兩個數據指定的算術或邏輯運算。實驗二運算器實驗三、實驗步驟：10實驗二運算器實驗四、注意事項：1．必須注意各路控制信號是高電平有效還是低電平有效。2．對連到總線上的器件一定要控制住送到總線的信號在某一時刻只能一個有效，其余器件的輸出處于高阻狀態，絕對避免總線上發生沖突。例如/R4-BUS、/R5-BUS、/PC-BUS、/ALU-BUS、/CE、/SW-BUS都是控制往總線上送數據的信號，每一時刻他們只能一個是低電平，不允許兩個或多個同時為低電平。3．送往觸發器的數據要靠時序脈沖（單拍）打入。實驗二運算器實驗四、注意事項：11實驗二運算器實驗五、實驗要求：1、做好預習，掌握ALU的功能特性，熟悉實驗中所用設備。2、獨立完成實驗任務。3、交出完整的實驗報告：包括實驗目的、實驗中出現的問題及解決的方法、列出理論分析值和實驗結果、畫出進位延時時間波形圖及測量值、收獲體會。實驗二運算器實驗五、實驗要求：12實驗三半導體存儲器實驗一、實驗目的1、掌握隨機存儲器RAM的工作特性及使用方法2、掌握半導體存儲器的存儲和讀出數據的過程和工作原理。3、了解半導體存儲器線路的定時要求。4、測量6116型RAM的讀出時間。實驗三半導體存儲器實驗一、實驗目的13實驗三半導體存儲器實驗二、實驗內容實驗內容：實現靜態RAM的讀寫操作實驗三半導體存儲器實驗二、實驗內容14實驗三半導體存儲器實驗

三、實驗步驟：1、初始準備：置邏輯開關QD=0，QD’=0,DP=1,TJ=0,Q4與H連線,使時序電路處于單拍狀態.2、送地址:將輸入開關設置的地址利用各路控制信號的不同組合經總線打入地址計數器PC中再打入地址寄存器AR中.3、寫數據到RAM中:借助數據輸入開關置好要寫入的數據,利用各路控制信號的必要組合將該數據寫入RAM選定的單元中.4、連續寫:將地址計數器PC中的地址加1,把數據輸入開關置好的另一個數據寫入RAM的下一個單元中,循環往復,共連寫五個設定的數據.5、連續讀:通過輸入開關設置剛寫入RAM的數據區首址,送地址,利用各路控制信號的必要組合將該單元內容讀出,將地址加1,讀下一個單元的內容循環往復,把連續五個單元的內容全部讀出.實驗三半導體存儲器實驗三、實驗步驟：15實驗三半導體存儲器實驗四、實驗要求作好預習，掌握6116靜態RAM的功能和使用方法。按老師指定的單元和內容進行寫和讀。交出完整的實驗記錄。。實驗三半導體存儲器實驗四、實驗要求16實驗四數據通路實驗一、實驗目的1．了解運算器和存貯器如何協調工作。2．了解數據通路的形成以及數據和地址是怎樣在通路上傳輸的。實驗四數據通路實驗一、實驗目的17實驗四數據通路實驗二、實驗內容實驗任務：利用運算器實現由數據輸入開關分別設定的兩個數據的指定運算再將運算結果送入存儲器的指定單元中。實驗四數據通路實驗二、實驗內容18實驗四數據通路實驗三、實驗步驟1、Q4與H插孔連線，并使時序電路處于單拍狀態。2、將數據輸入開關置好的第一個數借助各路控制信號的必要組合以及時序脈沖打入DR1并保存。3、類似第2步將第二個數打入DR2并保存。4、利用各路控制信號的必要組合實現這兩個數據的指定運算。5、將運算結果存入RAM的指定單元中。6、先用輸入開關置好指定單元地址，借助各路控制信號的必要組合將該地址用時序脈沖相繼打入PC和AR中并保存。7、再利用各路控制信號的相應組合和時序脈沖將運算結果從ALU傳送到存貯器并寫入指定單元保存。實驗四數據通路實驗三、實驗步驟19實驗四數據通路實驗三、注意事項1、絕對避免總路線上數據沖突。2、注意各種動作的先后次序。四、實驗要求1、作好預習，對數據通路要了然在胸。2、交出完整的實驗報告，包括實驗目的，各按鈕開關的操作過程，實驗記錄以及體會。實驗四數據通路實驗三、注意事項20實驗五微程序控制器實驗一、實驗目的1、掌握微程序控制器的組成，工作過程及調試方法。2、明確微程序概念，學會微指令及微程序的設計。3、通過單步方式執若干條微指令，深入理解微程序控制器的工作原理。實驗五微程序控制器實驗一、實驗目的21實驗五微程序控制器實驗二、預備知識微程序控制器的設計思想 控制器在計算機中的分工是取指令、分析指令、執行指令、再取下一條指令、循環往復以完成程序設定的功能。 微程序控制器的設計思想是將每一條指令用一段微程序來描述，微程序由若干條微指令組成，而每一條微指令又由若干微命令及一微指令地址組成，每一個微命令對應于邏輯線路的一個控制操作。 微程序放在控制存貯器中，取指令和分析指令屬公用的微程序段，執行指令則不同指令對應不同的微程序段，到控制存儲器的那個單元取微指令，其地址在μPC中，而PC的內容則由指令碼結果或上條微指令的下址字段決定，從控存取出的微指令放在微指令寄存器中。實驗五微程序控制器實驗二、預備知識22實驗五微程序控制器實驗三、實驗內容1、實驗任務熟悉微程序控制器的工作原理和所設計的各條指令相應微程序的執行過程。實驗五微程序控制器實驗三、實驗內容23實驗五微程序控制器實驗

四、實驗步驟連接好UMBIN與UMBOUT之間的26線扁平電纜，將所有模擬二進制開關置高平(除QD’=0、QD=0、DP=1、TJ=0外，即時序電路處于單拍狀態。把連續脈沖Q4接至時序電路的H輸入，QD由0—1—0，啟動時序電路。將表4的程序寫入RAM：方法可用存貯器實驗中的方法，或用下面微程序的方法。即用微指令強迫RAM寫來實驗。方法是，SWE=1，SRD=1。/CLR同1—0—1，使UA4-0=00000。SWE由1—0—1，使微地址UA4-0=10000，然后按表5來操作。由于控制信號全部由微程序控制器提供，因此只需操作數據輸入開關和脈沖產生電路中的單拍開關QD。以上為存貯器寫入全過程，起始地址為00H。寫入過程結束后，將/CLR1—0—1，清零微地址。實驗五微程序控制器實驗四、實驗步驟24實驗五微程序控制器實驗存貯器的讀操作讀出剛才寫入程序，檢查程序和數據是否正確。SWE=1，SRD=1，SRD由1—0—1，UA4-0=01000，強迫機器處于RAM讀狀態。同樣，只需按表6操作數據輸入開關一次，按單拍開關QD即可反復讀出。

實驗五微程序控制器實驗存貯器的讀操作25實驗五微程序控制器實驗1、執行LDA指令（RAM內容寫入R5累加器）如表4所示，RAM的00單元存放LDA的機器指令碼20，01單元存放0DH，0DH單元存儲55H此指令目的是要將55H送入累加器R5。①數據輸入開關撥好00H。②/CLR清零開關由“1”->“0”->“1”，使微地址UA4—UA0為00000。③按一次單拍脈沖QD執行微地址為00000的啟動程序，給出下條微指令的地址UA4-UA0為00001。④按一次一單拍脈沖QD，執行微地址為00001的微指令，00->地址寄存器U4，且地址計數加1變為01H。這時00單元的內容20H到指令寄存器IR，D7-0顯示為20H，即IR7，IR6，IR5=0，0，1，給出下一條微地下為01001。實驗五微程序控制器實驗1、執行LDA指令（RAM內容寫入26實驗五微程序控制器實驗⑤按一次單拍脈沖 QD，執行微地址為00010的微指令，這時PC->U4，即01H->地址寄存器U4，顯示為01H，PC+1->PC，給出下一條微地址為01001。⑥按一次單拍脈沖QD，執行地址為01001的微指令，這時RAM->地址寄存器U4（即01單元的內容0DH到U4中），這時顯示為0DH，給出下一條微地址為10101。實驗五微程序控制器實驗⑤按一次單拍脈沖 QD，執行微地址27實驗五微程序控制器實驗⑦按一次單拍脈沖QD，執行微地址為10101的微指令，這時RAM->R5累加器，即0DH單元內容55H到累加器R5，這時數據總線顯示D7-D0為01010101，給出下一條微地址為10110，該機器指令執行完時，R5內容為55H。⑧按一次單拍脈沖QD，執行微地址為10110的微指令，PC+1->PC顯示02H給出下一條微地址為00001。實驗五微程序控制器實驗⑦按一次單拍脈沖QD，執行微地址28實驗五微程序控制器實驗2、執行ADD指令（加法）3、執行STA指令（R5的內容送到RAM地址為10H單元中。）4、執行OUT指令（把10H單元中內容送到總線上。）5、執行AND指令（把R5內容和0FH單元內容相與結果送到R5）6、執行COM指令（把R5內容取反送R5）7、執行JMP指令（無條件轉移到地址為00H的單元）實驗五微程序控制器實驗2、執行ADD指令（加法）29實驗五微程序控制器實驗五、實驗要求1、做好預習，特別要仔細閱讀實驗指導書2、交出完整的實驗報告，包括實驗目的、實驗過程記錄以及體會。3、獨立設計一條新指令相應的微程序。

實驗五微程序控制器實驗五、實驗要求30唐山學院信息工程系計算機組成原理實驗室計算機組成原理實驗唐山學院信息工程系計算機組成原理實驗31SAC-T3C計算機組成原理實驗儀SAC-T3C計算機組成原理實驗儀實驗內容實驗一時序電路組成、控制原理實驗

實驗二運算器實驗

實驗三半導體存儲器實驗實驗四數據通路實驗

實驗五微程序控制器實驗SAC-T3C計算機組成原理實驗儀SAC-T3C計算機組成原32實驗一時序電路組成、控制原理實驗一實驗目的1、掌握時序電路的組成原理和控制原理2、通過對時序電路輸入、輸出波形的觀察提高對基本邏輯電路、部件的分析和設計能力3、掌握計算機中周期、節拍、脈沖間的關系，增加對計算機系統時序的理解。實驗一時序電路組成、控制原理實驗一實驗目的33實驗一時序電路組成、控制原理實驗二、實驗內容實驗前的準備：DP（單拍）、TJ（停機）、QD、QD’（啟動）是面板上的按鈕，按下時，狀態為1，松開時，狀態為0。在DP=0,TJ=0,QD’=0,QD=1時，開始啟動時序發生器，T1-T4將周而復始地發送出去，機器開始運行，當DP=1時，機器單步運行，即此時只發一個節拍信號就停機，連續運行時，TJ=1,就能使機器停止運行。實驗任務：弄清楚原理線路各部分的原理和信號間的邏輯關系。實驗一時序電路組成、控制原理實驗二、實驗內容34實驗一時序電路組成、控制原理實驗三、實驗步驟：1、將H插孔與Q4插孔相連。2、使DP=0,TJ=0,QD=1,QD’=0用示波器觀察并記錄T1、T2、T3、T4的波形。3、使QD由1變0，再觀察并記錄T1、T2、T3、T4的波形。4、機器在連續運行狀態時，使TJ=1，觀察并記錄出現的現象。實驗一時序電路組成、控制原理實驗三、實驗步驟：35

實驗一時序電路組成、控制原理實驗四、實驗要求：做好預習，掌握時序電路的組成和工作原理。交出完整的實驗報告：包括實驗目的、記錄的波形圖、實驗現象和理論分析以及體會。實驗一時序電路組成、控制原理實驗四、實驗要求：36

實驗一時序電路組成、控制原理實驗五、注意事項：（1）開關按下時，狀態為1，對應發光二極管亮。松開時，狀態為0。（2）避免總線上的數據沖突。實驗一時序電路組成、控制原理實驗五、注意事項：37

實驗二運算器實驗一、實驗目的1．掌握運算器的組成及工作原理。2．完成指定數據的算術和邏輯運算。實驗二運算器實驗一、實驗目的38

實驗二運算器實驗二、實驗內容利用實驗儀上的模擬輸入開關控制設定數據完成指定的運算。實驗二運算器實驗二、實驗內容39實驗二運算器實驗三、實驗步驟：1、在數據輸入開關上撥好第一個數據01010101（即55H）2、根據實驗原理線路，利用各路控制信號的排列組合將第一個數據打入R5中。3、改變各路控制信號的排列組合實現R5的內容送入DR1中。4、仿照1-3步將第二個數據10101010（即AAH）打入R4在實現R4的內容送入DR2中。5、利用S3-S0\Cn\M信號的不同排列組合實現兩個數據指定的算術或邏輯運算。實驗二運算器實驗三、實驗步驟：40實驗二運算器實驗四、注意事項：1．必須注意各路控制信號是高電平有效還是低電平有效。2．對連到總線上的器件一定要控制住送到總線的信號在某一時刻只能一個有效，其余器件的輸出處于高阻狀態，絕對避免總線上發生沖突。例如/R4-BUS、/R5-BUS、/PC-BUS、/ALU-BUS、/CE、/SW-BUS都是控制往總線上送數據的信號，每一時刻他們只能一個是低電平，不允許兩個或多個同時為低電平。3．送往觸發器的數據要靠時序脈沖（單拍）打入。實驗二運算器實驗四、注意事項：41實驗二運算器實驗五、實驗要求：1、做好預習，掌握ALU的功能特性，熟悉實驗中所用設備。2、獨立完成實驗任務。3、交出完整的實驗報告：包括實驗目的、實驗中出現的問題及解決的方法、列出理論分析值和實驗結果、畫出進位延時時間波形圖及測量值、收獲體會。實驗二運算器實驗五、實驗要求：42實驗三半導體存儲器實驗一、實驗目的1、掌握隨機存儲器RAM的工作特性及使用方法2、掌握半導體存儲器的存儲和讀出數據的過程和工作原理。3、了解半導體存儲器線路的定時要求。4、測量6116型RAM的讀出時間。實驗三半導體存儲器實驗一、實驗目的43實驗三半導體存儲器實驗二、實驗內容實驗內容：實現靜態RAM的讀寫操作實驗三半導體存儲器實驗二、實驗內容44實驗三半導體存儲器實驗

三、實驗步驟：1、初始準備：置邏輯開關QD=0，QD’=0,DP=1,TJ=0,Q4與H連線,使時序電路處于單拍狀態.2、送地址:將輸入開關設置的地址利用各路控制信號的不同組合經總線打入地址計數器PC中再打入地址寄存器AR中.3、寫數據到RAM中:借助數據輸入開關置好要寫入的數據,利用各路控制信號的必要組合將該數據寫入RAM選定的單元中.4、連續寫:將地址計數器PC中的地址加1,把數據輸入開關置好的另一個數據寫入RAM的下一個單元中,循環往復,共連寫五個設定的數據.5、連續讀:通過輸入開關設置剛寫入RAM的數據區首址,送地址,利用各路控制信號的必要組合將該單元內容讀出,將地址加1,讀下一個單元的內容循環往復,把連續五個單元的內容全部讀出.實驗三半導體存儲器實驗三、實驗步驟：45實驗三半導體存儲器實驗四、實驗要求作好預習，掌握6116靜態RAM的功能和使用方法。按老師指定的單元和內容進行寫和讀。交出完整的實驗記錄。。實驗三半導體存儲器實驗四、實驗要求46實驗四數據通路實驗一、實驗目的1．了解運算器和存貯器如何協調工作。2．了解數據通路的形成以及數據和地址是怎樣在通路上傳輸的。實驗四數據通路實驗一、實驗目的47實驗四數據通路實驗二、實驗內容實驗任務：利用運算器實現由數據輸入開關分別設定的兩個數據的指定運算再將運算結果送入存儲器的指定單元中。實驗四數據通路實驗二、實驗內容48實驗四數據通路實驗三、實驗步驟1、Q4與H插孔連線，并使時序電路處于單拍狀態。2、將數據輸入開關置好的第一個數借助各路控制信號的必要組合以及時序脈沖打入DR1并保存。3、類似第2步將第二個數打入DR2并保存。4、利用各路控制信號的必要組合實現這兩個數據的指定運算。5、將運算結果存入RAM的指定單元中。6、先用輸入開關置好指定單元地址，借助各路控制信號的必要組合將該地址用時序脈沖相繼打入PC和AR中并保存。7、再利用各路控制信號的相應組合和時序脈沖將運算結果從ALU傳送到存貯器并寫入指定單元保存。實驗四數據通路實驗三、實驗步驟49實驗四數據通路實驗三、注意事項1、絕對避免總路線上數據沖突。2、注意各種動作的先后次序。四、實驗要求1、作好預習，對數據通路要了然在胸。2、交出完整的實驗報告，包括實驗目的，各按鈕開關的操作過程，實驗記錄以及體會。實驗四數據通路實驗三、注意事項50實驗五微程序控制器實驗一、實驗目的1、掌握微程序控制器的組成，工作過程及調試方法。2、明確微程序概念，學會微指令及微程序的設計。3、通過單步方式執若干條微指令，深入理解微程序控制器的工作原理。實驗五微程序控制器實驗一、實驗目的51實驗五微程序控制器實驗二、預備知識微程序控制器的設計思想 控制器在計算機中的分工是取指令、分析指令、執行指令、再取下一條指令、循環往復以完成程序設定的功能。 微程序控制器的設計思想是將每一條指令用一段微程序來描述，微程序由若干條微指令組成，而每一條微指令又由若干微命令及一微指令地址組成，每一個微命令對應于邏輯線路的一個控制操作。 微程序放在控制存貯器中，取指令和分析指令屬公用的微程序段，執行指令則不同指令對應不同的微程序段，到控制存儲器的那個單元取微指令，其地址在μPC中，而PC的內容則由指令碼結果或上條微指令的下址字段決定，從控存取出的微指令放在微指令寄存器中。實驗五微程序控制器實驗二、預備知識52實驗五微程序控制器實驗三、實驗內容1、實驗任務熟悉微程序控制器的工作原理和所設計的各條指令相應微程序的執行過程。實驗五微程序控制器實驗三、實驗內容53實驗五微程序控制器實驗

四、實驗步驟連接好UMBIN與UMBOUT之間的26線扁平電纜，將所有模擬二進制開關置高平(除QD’=0、QD=0、DP=1、TJ=0外，即時序電路處于單拍狀態。把連續脈沖Q4接至時序電路的H輸入，QD由0—1—0，啟動時序電路。將表4的程序寫入RAM：方法可用存貯器實驗中的方法，或用下面微程序的方法。即用微指令強迫RAM寫來實驗。方法是，SWE=1，SRD=1。/CLR同1—0—1，使UA4-0=00000。SWE由1—0—1，使微地址UA4-0=10000，然后按表5來操作。由于控制信號全部由微程序控制器提供，因此只需操作數據輸入開關和脈沖產生電路中的單拍開關QD。以上為存貯器寫入全過程，起始地址為00H。寫入過程結束后，將/CLR1—0—1，清零微地址。實驗五微程序控制器實驗四、實驗步驟54實驗五微程序控制器實驗存貯器的讀操作讀出剛才寫入程序，檢查程序和數據是否正確。SWE=1，SRD=1，SRD由1—0—1，UA4-0=01000，強迫機器處于RAM讀狀態。同樣，只需按表6操作數據輸入開關一次，按單拍開關QD即可反復讀出。

實驗五微程序控制器實驗存貯器的讀操作55實驗五微程序控制器實驗1、執行LDA指令（RAM內容寫入R5累加器）如表4所示，RAM的00單元存放LDA的機器指令碼20，01單元存放0DH，0DH單元存儲55H此指令目的是要將55H送入累加器R5。①數據輸入開關