计算机组成原理第二次实验报告Word下载.docx
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直通门D将运算器的结果不移位送总线,右移门R将运算器的结果右移一位送总线,左移门L将运算器的结果左移一位送总线。
用控制信号CN决定运算器是否带进位移位。
三、实验内容
1、运算器实验
按照下表连线
连接
信号孔
接入
1
J1座
J3座
5
AEN
K3
2
S0
K0
6
WEN
K4
3
S1
K1
7
CyIN
K5
4
S2
K2
8
ALUCK
CLOCK
注:
CyIN为运算器进位输入。
(1)将运算数据输入A、W中
将XXH写入A寄存器:
拨设置开关K23—K16,使其为A寄存器要输入的数据:
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
置控制信号,使DBUS数据送入A寄存器中:
K5(CyIN)
K4(WEN)
K3(AEN)
K2(S2)
K1(S1)
K0(S0)
按住CLOCK脉冲键,CLOCK由高变低,这时寄存器A的黄色指示灯亮,表示选择寄存器A。
放开CLOCK键,CLOCK由低变高,产生一个上升沿,数据XXH被写入寄存器A。
将XXH写入W寄存器
置控制信号,使DBUS数据送入W寄存器中:
K3(KAEN)
按住CLOCK脉冲键,CLOCK由高变低,这时寄存器W的黄色指示灯亮,表示选择寄存器W。
放开CLOCK键,CLOCK由低变高,产生一个上升沿,数据XXH被写入寄存器W。
(2)置控制信号,填写运算结果。
结果(直通门D)
注释
06
加运算
02
减运算
或运算
00
与运算
带进位加运算
07
带进位减运算
01
FB
取反运算
04
输出A
2、移位实验
J1座谈
CN
CyIN为移位进位输入。
(1)将数据写入A寄存器
置控制信号为:
K0(AEN)
K3(S2)
K4(S1)
K5(S0)
S21S1S0=111时,运算器输出为寄存器A的内容。
(2)将A中数据进行三种方式操作,并写出结果
L
D
R
X
05
81
实验四存储器实验
1、掌握静态随机存储器的工作原理;
2、通过对6116SRAM芯片的实验体会存储芯片读写信号的作用;
3、了解COP2000实验仪中内存模块地址的两个来源,学会给出地址并按地址向相应的EM单元中写入数据的方法;
4、掌握由EM读出数据打入指令寄存器IR和uPC的方法;
EM原理图
内存中存放指令和数据,当内存存放指令时,将指令送指令总线;
当内存存放数据时,将数据送数据总线。
存储器实验电路由一片RAM6116和二片74HC245组成。
6116是2K*8bit的SRAM,A0—A10是存储器的地址线,本实验电路中,只使用8条地址线A0—A7,而A8—A10接地。
D0—D7是存储器的数据线。
E是存储器的片选信号,当E为低电平时,存储器被选中,可以进行读写操作;
当E为高电平时,存储器未被选中;
本实验中E始终接地。
W为写命令,W为低电平时,是写操作;
G为读命令,G为低电平时,是读操作。
RAM的数据输出通过74HC245与数据总线相连,RAM的地址线与地址总线相连,可选择由PC或MAR提供地址。
RAM的数据输出直接接到指令总线IBUS上。
指令总线的数据还可以由1片74HC245提供,当ICOE=0时,74HC245输出中断指令B8。
按下表连接线
接入孔
J2
J3
EMRD
IREN
K6
EMWR
PCOE
9
PCCK
MAROE
10
MARCK
MAREN
11
EMCK
EMEN
12
IRCK
1、置PC/MAR输出地址选择的控制信号
K5(PCOE)
K4(MAROE)
地址总线
红色地址输出指示灯
PC输出地址
PC地址输出指示灯亮
MAR输出地址
MAR地址输出指示灯亮
地址总线浮空
错误,PC及MAR同时输出
2、存储器EM写实验(以下存储器实验均由MAR提供地址)
(1)将地址0写入MAR:
将二进制开关K23—K16置为00000000,即DBUS[7:
0]的数据输入为00H
设置控制信号:
(IREN)
(PCOE)
(MAROE)
(MAREN)
(EMEN)
(EMRD)
(EMWR)
按CLOCK键,将地址0写入MAR
向EM[0]中写入一个数据
置数据
置控制信号:
按CLOCK键,将数据XXH写入EM[0]
(2)将地址1写入MAR:
将二进制开关K23—K16置为00000001,即DBUS[7:
0]的数据输入为01H
按CLOCK键,将地址1写入MAR
向EM[1]中写入一个数据
可以重复若干次,向多个EM单元写入多个不同的数据。
3、存储器EM读实验
读EM[0]:
EM[0]读出值是___02___
读EM[1]:
EM[1]读出值是___04___
可以重复若干次,读出多个单元中的数据。
4、存储器打入IR/uPC实验
COP2000中直接用EM中读出的内容作为uM地址,故需具备EM内容打入uPC的功能。
(1)将地址0写入MAR
(2)读EM[0],并写入IR及uPC
按CLOCK键,将EM[0]写入IR及uPC,IR=___02_____,uPC=____00____
四、思考题
运算器
1、运算器在加上控制信号及数据(A、W)后,运算结果是否需CLOCK跳变才能给出?
答:
不需要,结果会直接给出。
2、S2、S1、S0控制信号的作用。
通过控制信号S2、S1、S0来选择ALU的运算类型。
具体运算选择如下:
S2
S1
S0
功能
0
A+W
加
1
A—W
减
A|W
或
A&
W
与
A+W+C
进位加
A—W+C
进位减
~A
取反
A
输出
3、在移位实验中,CN是什么控制信号?
CN是判断移位是否带进位的信号,CN=0表示不带进位,CN=1表示带进位。
4、移位与输出门是否打开无关,无论运算器结果如何,移位门都会给出移位结果。
但究竟把哪一个结果送数据总线由哪些控制信号决定?
由DOE,LOE,ROE控制信号决定。
5、直通门D、左移门L和右移门R的输出结果是否总是同时给出?
为什么?
输出结果是同时给出的,都是由CLOCK上升沿控制。
存储器
1、详细了解EM原理图,说明6116的三个控制端的连接方法的含义;
写使能与读使能的区别。
(1)E是存储器的片选信号,当E为低电平时,存储器被选中,可以进行读写操作;
本实验中E始终接地,所以该存储器一直被选中,可以使用。
G为读命令,G为低电平时,是读操作,EMRD信号作为G的输入,因此当EMRD为低电平时,存储器进行读操作。
W为写命令,W为低电平时,是写操作。
EMWR和CK经或门后的输出作为W的输入,因此只有当EMWR为低电平,并且时钟脉冲到来时,在时钟脉冲的下降沿,W为低电平,将数据写入存储器。
(2)写使能有效时是将数据写入到存储器中,而读使能有效时是将数据从存储器送出到数据总线上。
2、观察EM地址的来源,EM的地址什么时候由PC提供,什么时候由MAR提供;
控制信号不同会导致EM地址来源不同:
PCOE为0,MAROE为1时,EM的地址由PC提供;
PCOE为1,MAROE为0时,EM的地址由MAR提供。
3、存储器进行读操作时,如果将EMRD置为1,能读出原来的写入数据吗?
读EM单元内容需要CLK跳变吗?
如果将EMRD置为1,不能读出原来的写入数据,因为读使能为低电平有效。
读EM单元内容不需要CLK跳变,因为EM的G端的信号是直接由EMRD提供的。
4、同时打入IR和uPC的数据可能变成两个不同的数(例:
55H—55H,54H),为什么?
因为指令总线IBUS[7:
0]的高六位被接到µ
PC预置输入的高六位,µ
PC预置的低两位直接接地,被置为0,所以打入µ
PC的数的低两位是默认为0的,因此会出现同时打入IR和µ
PC的数据变成两个不同的数,此时数据的真实值是IR显示的数值。
5、列表总结存储器实验用到控制信号及作用。
控制信号
作用
有效电平
存储器写允许
低有效
存储器读允许
存储器与数据总线相连
POCE
PC输出地址到存储器
MAR写允许
MAR输出地址到存储器
IR、µ
PC写允许
五、实验体会及建议
实验遇到的问题及解决办法;
在做存储器的读写实验时遇到了问题,在对存储器进行写操作后,再对写入数据进行读取,发现读出的数据与写入的不一样,在进行多次尝试并且请教同学后,仍然没有解决这个问题,之后做将存储器的数据打入IR和µ
PC实验,结果发现打入的数据和存储的数据相同,然而存储器数码管上显示的数据仍然是不同的。
最后我们一致得出结论,是那个存储器的数码管坏了,没有显示正确的数值。
实验内容是否合适:
(内容多,适中,内容少);
适中,时间比较充裕,在做完实验后可以进行充分的思考,来消化吸收知识。
对本次实验的建议,以及以后实验内容安排的建议等。
希望可以老师们可以对实验仪器进行检查,避免因为仪器问题做不出实验结果。