...wd...wd...wd福建農林大學計算機與信息學院信息工程類實驗報告系：計算機科學與技術專業：計算機科學與技術年級：09級姓名：張文綺學號：091150022實驗課程：計算機組成原理實驗室號：___田405實驗設備號：43實驗時間：2021.12.19指導教師簽字：成績：實驗一算術邏輯運算實驗1．實驗目的和要求1.熟悉簡單運算器的數據傳送通路；2.驗證4位運算功能發生器功能(74LS181)的組合功能。2．實驗原理實驗中所用到的運算器數據通路如圖1-1所示。其中運算器由兩片74181以并/串形式構成8位字長的ALU。運算器的輸出經過一個三態門(74245)和數據總線相連，運算器的兩個數據輸入端分別由兩個鎖存器(74373)鎖存，鎖存器的輸入連接至數據總線，數據開關INPUTDEVICE用來給出參與運算的數據，并經過一個三態門(74245)和數據總線相連，數據顯示燈“BUSUNIT〞已和數據總線相連，用來顯示數據總線內容。圖1-2中已將用戶需要連接的控制信號用圓圈標明(其他實驗一樣，不再說明)，其中除T4為脈沖信號，其它均為電平信號。由于實驗電路中的時序信號均已連至W/RUNIT的相應時序信號引出端，因此，在進展實驗時，只需將W/RUNIT的T4接至STATEUNIT的微動開關KK2的輸出端，按動微動開關，即可獲得實驗所需的單脈沖，而S3，S2，S1，S0，Cn，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B各電平控制信號用SWITCHUNIT中的二進制數據開關來模擬，其中Cn，ALU-B，SW-B為低電平控制有效，LDDR1，LDDR2為高電平有效。3．主要儀器設備〔實驗用的軟硬件環境〕ZYE1603B計算機組成原理教學實驗系統一臺，排線假設干。4．操作方法與實驗步驟1.按圖1-2連接好實驗線路，認真仔細對照接線圖，查線無誤后，接通電源。2.用輸入單元的二進制數據開關向存放器DR1和DR2置數，數據開關的內容可以用與開關對應的指示燈來觀察，燈亮表示開關量為“1”，燈滅表示開關量為“0首先使各個控制電平的初始狀態為：CLR=1,LDDR1=0,LDDR2=0.ALU_G=1,SW_G=1,S3S2S1S0MCN=111111,并將控制臺的單元的開關SP05打在“NORM〞狀態，SP03打在“STEP〞狀態，SP04打在“RUN〞狀態。然后按下列圖所示步驟進展。上面括號中的控制電平變化要按照從上到下的順序來進展，其中T4的正脈沖使通過按動一次控制臺單元的觸動開關START來產生的。〔形成時鐘脈沖信號T4，操作步驟如下:將控制臺單元中的兩個二進制開關“SP03〞設置為“STEP〞狀態、“SP04〞設置“RUN〞狀態，每按動一次觸動開關START，那么T4輸出一個單脈沖。〕置數完成以后，檢驗DR1和DR2中存的數是否正確，具體操作為：關閉數據輸入三態門〔SW_G=1〕，翻開ALU輸出三態門〔ALU_G=0〕，使ALU單元的輸出結果進入總線。當設置S3、S2、S1、S0、M、CN的狀態為111111時，DATABUS單元的指示燈顯示DR1中的數；而設置成101011時，DATABUS單元的指示燈顯示DR2中的數，然后將指示燈的顯示值與輸入的數據進展比照。3.驗證74LS181的算術運算和邏輯運算功能〔采用正邏輯〕74LS181的功能見表1-1，可以通過改變S3S2S1S0MCN的組合來實現不同的功能，表中“A〞和“B〞分別表示參與運算的兩個數，“+〞表示邏輯或，“加〞表示算術求和。表1-174LS181功能表S3S2S1S0M=0〔算術運算〕M=1〔邏輯運算〕CN=1無進位CN=0有進位0000F=F=A加1F=0001F=F=〔〕加1F=0010F=F=〔〕加1F=0011F=0減1F=0F=0100F=加F=加加1F=0101F=〔〕加F=〔〕加加1F=0110F=減減1F=減F=0111F=減1F=F=1000F=加F=加加1F=1001F=加F=加加1F=1010F=〔〕加F=〔〕加加1F=1011F=減1F=F=1100F=加F=加加1F=11101F=〔〕加F=〔〕加加1F=1110F=〔〕加F=〔〕加加1F=1111F=減1F=F=通過前面的操作，我們已經向存放器DR1寫入C1H，DR2寫入43H，即A=C1H，B=43H。然后改變運算器的控制電平S3S2S1S0MCN的組合，觀察運算器的輸出，填入表1-2中，并和理論值進展比擬、驗證74LS181的功能。5．實驗內容及實驗數據記錄DR1DR2S3S2S1S0M=0〔算術運算〕M=1〔邏輯運算〕CN=1無進位CN=0有進位C1430000F=11000001F=11000010F=00111110C1430001F=00000100F=00000101F=11111011C1430010F=01111101F=01111110F=10000001C1430011F=0-1F=0F=0C1430100F=01000001F=01000010F=00111100C1430101F=10000100F=10000101F=10111100C1430110F=00000001F=00000010F=00111100C1430111F=01111111F=10000000F=10000000C1431000F=00000010F=00000011F=10000001C1431001F=00000100F=00000101F=00111100C1431010F=01111101F=01111111F=01000011C1431011F=01000000F=01000001F=01000001C1431100F=00000010F=00000011F=1C1431101F=11000101F=11000110F=01111101C1431110F=00111110F=00111111F=00000100C1431111F=11000000F=11000001F=110000016．實驗數據處理與分析所得實驗數據與74LS181功能表對應無誤。所得結果正確。7．質疑、建議、問題討論實驗過程中經常會因為粗心把線接錯，導致實驗結果有誤。實驗過程中應該仔細認真的接線并進展檢查，才能保證出錯率最低。福建農林大學計算機與信息學院信息工程類實驗報告系：計算機科學與技術專業：計算機科學與技術年級：09級姓名：張文綺學號：091150022實驗課程：計算機組成原理實驗室號：___田405實驗設備號：43實驗時間：2021.12.19指導教師簽字：成績：實驗二存儲器實驗1．實驗目的和要求1.掌握靜態隨機存儲器RAM工作特性。2.掌握靜態隨機存儲器RAM的數據讀寫方法。2．實驗原理圖1－9存儲器實驗原理圖實驗所用的半導體雙端口靜態存儲器電路原理如圖1－9所示，實驗中的雙端口靜態存儲器的左端口和右端口，它們分別具有各自獨立的地址線〔A0－A9〕、數據線〔I/O0－I/O7〕和控制線〔R/W，CE，OE，BUSY〕。它的構造參考附錄1中的7130構造圖。在實驗系統的大多數實驗保，該芯片僅使用了右端口的數據線、地址線、控制線，使用方法與通用的單端口靜態存儲品一樣；在做與流水相關的實驗中同時用到了它的左、右端口地址由地址鎖存器〔74LS273〕給出。地址燈L101——L108與地址總線相連，顯示地址內容。輸入單元的數據開關經一個三態門〔74LS245〕邊至數據總線，分別給出地址和數據。地址總線為8位，接入IDT7130的地址AL7－AL0與AR0－AR7，將IDT7130的高兩位AR8－AR9接地，所以其實際容量為256字節。IDT7130兩個端口分有三個獨立的控制線，如右邊有：CER〔右端口片選線〕、OER〔右端口讀線〕、R/WR〔右端口寫線〕。本實驗中將左、右端口的讀線OER常接地，在此情況下，當CER＝0、R/WR＝0時進展右端口寫操作，CER＝0、R/WR＝1時進展右端口讀操作，其寫時間與T3脈沖寬度一致。原理圖中右端口的地址線AR8－AR9接地，其訪問實際容量為256字節，同時由于左端口的寫信號R/WR常接高電平，所以在端口的寫功能被封鎖了，故實驗時輸入數據從右端口寫入，從左端口寫讀出。實驗時，將T3脈沖接至實驗板上時序電路模塊的TS3相應插針中，其它電平控制信號由開關單元的二進制開關給出，其中SW_G為低電平有效，LDAR為高電平有效。3．主要儀器設備〔實驗用的軟硬件環境〕ZYE1603B計算機組成原理教學實驗箱一臺，排線假設干。4．操作方法與實驗步驟1.形成時鐘脈沖信號T3，具體接線方法和操作步驟如下：〔1〕將信號單元中的TS3和T3用排線相連。〔2〕將信號單元中的兩個二進制開關“SP03〞設置為“STEP〞狀態、“SPO4〞設置為“RUN〞狀態〔當“SP03〞開關設置為“RUN〞狀態、“SP04〞開關設置為“RUN〞狀態時，每按動一次觸動開關START，那么T3的輸出為的方波信號。當“SP03〞開關設置為“STEP〞狀態、“SP04〞開關設置為“RUN〞狀態時，每按動一次觸動開關START，那么T3輸出一個單脈沖，其脈沖寬度與連續方式一樣。〕2.按圖1－10連接實驗線路，仔細檢查無誤后接通電源。〔圖路箭頭表示需要接線的地方，接總線和控制信號時要注意上下位一一對應，可用彩排線的顏色來進展區分〕圖1－10存儲實驗接線圖3.從右端口給存儲囂的00、01、02、03、04地址單元中分別寫入數據11、22、33、44、55、具體操作步驟如下：〔以向00號單元寫入11為例〕首先使各種電平的初始狀態為：SW－G＝1，CE＝1.PC－G＝1，WE＝1，LDAR＝0，CLR＝1－0－1，并將控制臺單元的開關SP05打在“NORM〞狀態，然后按下面框圖所示步驟進展操作來完成數據的寫入。圖中方括號中的控制電平變化要按照從上到下的順序來進展，其中T3的正脈沖是通過按動一次控制臺單元的觸動開關START來產生的，而WE-R的負脈沖那么是通過讓開關單元的WE開關做1->0->1的變化來產生。4.從做端口依次讀出00，01，02，03，04號單元中的內容，在數據總線單元的指示燈上進展顯示，觀察上述各單元中的內容，是否與前面寫入的一致。具體操作步驟如下：〔以從00號單元讀出11數據為例〕其中地址存放器AR的值在地址總線單元的指示燈上顯示，雙端口RAM相應單元的值從左端口讀出，在數據單元的指示燈上顯示。5．實驗內容及實驗數據記錄6．實驗數據處理與分析所得實驗數據與理論數據對應無誤，所得結果正確福建農林大學計算機與信息學院信息工程類實驗報告系：計算機科學與技術專業：計算機科學與技術年級：09級姓名：張文綺學號：091150022實驗課程：計算機組成原理實驗室號：___田405實驗設備號：43實驗時間：2021.12.22指導教師簽字：成績：實驗三總線控制實驗1．實驗目的和要求1．理解總線的概念及其特性。2．掌握傳輸總線控制特性。2．實驗原理總線是多個系統部件之間進展數據傳送的公共通路，是構成計算機系統的骨架。借助總線連接，計算機在系統各部件之間傳送地址、數據和控制信息的操作。因此，所謂總線就是指能為多個功能部件效勞的一組公用信息線。總線傳輸實驗框圖如圖1-11所示，它將幾種不同的設備掛至總線上，有存儲器、輸入設備、輸出設備、存放器。這些都需要有三態輸出控制，按照傳輸要求有序的控制它們，就可實現總線信息傳輸。數據總線圖1-11總線示意圖3．主要儀器設備ZYE1603B計算機組成原理教學實驗箱一臺，排線假設干。4．操作方法與實驗步驟1．根據掛在總線上的幾個根本部件，設計一個簡單的流程：①輸入設備將一個數寫入地址存放器。②輸入設備將另一個數寫入到存儲器的當前地址單元中。③將存儲器當前地址單元中的數用LED數碼管顯示。2．按照圖1-12實驗接線圖進展連線，仔細檢查無誤后，接通電源。〔圖中箭頭表示需要接線的地方，接總線和控制信號時要注意上下位一一對應，可用彩排線的顏色來進展區分〕圖1-12總線控制實驗接線圖3．具體操作步驟圖示如下：首先使各個控制電平的初始狀態為：SW_G=1，CE=1，WE=1，LDAR=0，299_G〔LED_G〕=1，PC_G〔WE〕=1，CLR=l→0→1，并將控制臺單元的開關SP05打在“NORM〞狀態，然后按下列圖所示步驟進展。圖中方括號中的控制電平變化要按照從上到下的順序來進展，其中LDAR的正脈沖是通過讓SWITCH單元的LDAR開關做0→1→0變化來產生的，而WE和PC_G〔WE〕的負脈沖那么是通過讓SWITCH單元的WE和PC_G開關做1→0→1變化來產生的。完成上述操作后，在輸出單元的數碼管上觀察結果。5．實驗內容及實驗數據記錄翻開三態門，將數據00000001寫入地址存放器；然后將數據11100111寫入存儲器RAM，再將RAM中的數據送到LED顯示出來。顯示的結果為E7.6．實驗數據處理與分析數碼管上的顯示結果與輸入的數據一樣，實驗值與理論值相符合。總線是多個部件之間進展數據傳送的公共通路，是構成計算機系統的骨架。借助總線連接，計算機在系統各部件之間實現傳送地址、數據和控制信息的操作。幾種不同的設備掛至總線上，有存儲器、輸入設備、輸出設備、存放器。這些設備通過三態輸出控制，按照傳輸要求恰當有序的控制它們，從而實現總線信息傳輸。福建農林大學計算機與信息學院信息工程類實驗報告系：計算機科學與技術專業：計算機科學與技術年級：09級姓名：張文綺學號：091150022實驗課程：計算機組成原理實驗室號：___田405實驗設備號：43實驗時間：2021.12.22指導教師簽字：成績：實驗四微程序控制器實驗1．實驗目的和要求1.掌握微程序控制器的組成原理2.掌握微程序的編制、寫入，觀察微程序的運行。2．實驗原理實驗所用的時序電路原理可以參考時序實驗。由于時序電路的內部線路已經連好〔時序電路的CLR已接到實驗板中下方的CLR清零開關上〕，所以只需將時序電路與方波信號源連接即可。1．微程序控制電路微程序控制器的組成見圖5-1。其中控制存儲器采用3片2816E2PR0M，具有掉電保護功能。微命令存放器18位，用兩片8D觸發器〔74LS273〕和一片4D〔74LS175〕觸發器組成。微地址存放器6位，用三片上升沿觸發的雙D觸發器〔74LS74〕組成，它們帶有清“0〞端和置“1〞端。在不進展判別測試的情況下，T2時刻打入微地址存放器的內容即為下一條微指令地址。當T4時刻進展判別測試時，轉移邏輯滿足條件后輸出的負脈沖通過強置端將某一觸發器設置為“1〞狀態，完成地址修改。在該實驗電路中，在CONTROLUNIT有一個編程開關SP06，它具有三種狀態：WRITE〔編程〕、READ〔校驗〕、RUN〔運行〕。當處于“編程狀態〞時，實驗者可根據微地址和微指令格式將微指令二進制代碼寫入到控制存儲器2816中。當處于“校驗狀態〞時，可以對寫入控制存儲器中的二進制代碼進展驗證，從而可以判斷寫入的二進制代碼是否正確。當處于“運行狀態〞時，只要給出微程序的入口微地址，那么可根據微程序流程圖自動執行微程序。圖中微地址存放器輸出端增加了一組三態門74LS245，目的是隔離觸發器的輸出，增加抗干擾能力，并用來驅動微地址顯示燈。2．微指令格式微指令字長24位，其控制位順序如下：表5-1微指令構造圖微程序控制信號A字段B字段P字段151413控制信號121110控制信號987控制信號000

000

000

001LDRI001RS_G001P1010LDDR1010RD_G010P2011LDDR2011RI_G011P3100LDIR100299_G100P4101LOAD101ALU_G101AR110LDAR110PC_G110LDPC圖1-16微控制器實驗原理圖其中uA5一uA0為6位的后續微地址，A、B、P為三個譯碼字段，分別由三個控制位譯碼出多位。P字段中的Pl一P4是四個測試字位。其功能是根據機器指令及相應微代碼進展譯碼，使微程序轉入相應的微地址入口，從而實現微程序的順序、分支、循環運行。AR為算術運算是否影響進位及判零標志控制位，其為零有效。B字段中的RS_G、RD_G、RI_G分別為源存放器選通信號、目的存放器選通信號及變址存放器選通信號，其功能是根據機器指令來進展三個工作存放器R0、R1及R2的選通譯碼。3．主要儀器設備〔實驗用的軟硬件環境〕ZY15Comp12BB計算機組成原理教學實驗箱一臺，排線假設干。4．操作方法與實驗步驟1．圖5-2為幾條機器指令對應的參考微程序流程圖，將全部微程序按微指令格式變成二進制代碼，可得到表1-5的二進制代碼表。表5-2微程序時序控制實驗二進制代碼表2．按圖5-3連接實驗線路，仔細檢查無誤后接通電源。〔圖中箭頭表示需要接線的地方，接控制信號時要注意各信號一一對應，可用彩排線的顏色來進展區分〕圖1-14微程序流程圖圖5-3微控制器時序控制實驗接線圖3．觀察微程序控制器的工作原理：〔1〕編程A．將CONTROLUNIT的編程開關SP06設置為WRITE〔編程〕狀態。B．將實驗板上“SIGNALUNIT〞中的“SP03”設置為“STEP〞，“SP04〞設置為“C．用SWITCHUNIT的二進制模擬開關設置微地址UA5—UA0。D．在MICROCONTROL單元的開關SM24—SM01上設置微代碼，24位開關對應24位顯示燈，開關量為“1”時燈亮，開關量為“0E．啟動時序電路〔按動CONTROLUNIT的“START〞觸動開關〕，即將微代碼寫入到E2PR0M28CF．重復C—E步驟，將表1-5的微代碼寫入28C16。〔2〕校驗A．將CONTROLUNIT的編程開關SP06設置為READ〔校驗〕狀態。B．將實驗板“SIGNALUNIT〞中的“SP03”開關設置為“STEP〞狀態，“SP04”開關設置為C．用SWITCHUNIT的二進制開關設置要檢驗的微地址UA5—UA0。D．按動CONTROLUNIT的“START〞觸動開關，