计算机组成原理实验.docx
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计算机组成原理实验
计算机组成原理实验报告
(一)
1.1基本运算器实验
一、实验目的:
运算器ALU的组成结构及工作原理
二、实验内容:
使用PC机一台,TD-CMA实验系统一套完成对算术逻辑单元ALU的验证实验
三、实验步骤:
1、连线:
按照实验电路连线,检查无误后,合上开关。
2、存数:
分别向运算器A、B存入相应的二进制数(此数可以自定)。
3、置位:
置ALU_B=0,LDA=0,LDB=0,准备验证。
4、验证:
按照实验手册上的表格分别置位S3、S2、S1、S0和控制位CN,观察实验系
统上验证结果(由CPU内总线显示运算结果),以及进位标志FC,零标志FZ的状态。
四、实验结果:
1、实验连线图:
2、实验数据:
运算类型
逻辑运算
A
B
S3S2S1S0
CN
X
X
X
X
X
0
结果
65
65
65
65
65
65
65
A7
A7
A7
A7
A7
A7
A7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
1
1
0
0
F=(65)FC=(0)FZ=(0)
F=(A7)FC=(0)FZ=(0)
F=(25)FC=(0)FZ=(0)
F=(E7)FC=(0)FZ=(0)
F=(65)FC=(0)FZ=(0)
F=(32)FC=(0)FZ=(0)
F=(32)FC=(0)FZ=(0)
移位运算
1
65
65
A7
A7
0
0
1
1
1
1
1
1
0
1
F=(CA)FC=(0)FZ=(0)
F=(CA)FC=(0)FZ=(0)
65
65
65
A7
A7
A7
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
X
X
X
F=(0C)FC=
(1)FZ=(0)
F=(66)FC=
(1)FZ=(0)
F=(64)FC=(0)FZ=(0)
算术运算
图1-1
五:
实验分析:
原理分析:
由于计算机算术逻辑单元ALU内嵌了相应的逻辑,移位,算是运算功能部件,
并且控制型号位S3、S2、S1、S0和控制位CN共同决定ALU实现什么样的运算功能,任何时
候,多路选择开关只选择三部件的结果作为ALU的输出,当中,若有影响进位的运算,还将
置进位标志FC,爱运算结果输出前,我们需要置零标志位。
错误分析:
在按照实验电路连线的时候,由于某些实线在输入输出没有相互对应,导致
最终的CPU内总线显示运算结果与进位标志有些许的错误,经检查纠正过后,最终验证结果
如上图1-1。
2.1静态随机存储器实验
一、实验目的:
掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法
二、实验内容:
使用PC机,TD-CMA实验系统一套完成对数据的静态随机存储存储功能过程
的验证
三、实验步骤:
1、连线:
按照实验电路连线,检查无误后,合上开关,注意和上开关前需要置控制位
TOR为高。
2、存址存数:
连线完成后,若没有总线竞争现象,开始存数,注意先写地址,后写数
据的顺序以及期间WR、RD、IOM、IOR、LDAR读写的置位标志,读地址是一定要使WR、
RD、IOM、IOR、均为低,LDAR为高,如下图2-1方式,分别读地址,01H,02H,03H,04H,
相应地址存入数据11H,12H,13H,14H。
图2-1写存储器流程图
3、读址读数:
按照如下图2-2的方式置标志位,实现相应数据的读数功能。
图2-2读存储器流程图
四:
实验结果:
1、实验连接图:
图2-3
2、实验结果拼接图:
读地址01H
写数据11H
图2-4
读地址01H
3、其他的数据读写上图所示如法炮制。
五:
实验分析:
原理分析:
实验所用的静态存储器是由一片6116(2K×8bit)构成(位于MEM单元),
6116有三个控制线:
CS(片选线)、OE(读线)、WE(写线),其功能如图2-3所示,当片选
有效(CS=0)时,OE=0时进行读操作,WE=0时进行写操作,本实验将CS常接地。
图2-5
由于存储器(MEM)最终是要挂接到CPU上,所以其还需要一个读写控制逻辑,使得CPU
能控制MEM的读写,实验中的读写控制逻辑如图2-4所示,由于T3的参与,可以保证MEM
的写脉宽与T3一致,T3由时序单元的TS3给出(时序单元的介绍见附录2)。
IOM用来选
择是对I/O还是对MEM进行读写操作,RD=1时为读,WR=1时为写。
图2-6读写控制逻辑
实验原理图如图2-5所示,存储器数据线接至数据总线,数据总线上接有8个LED灯
显示D7…D0的内容。
地址线接至地址总线,地址总线上接有8个LED灯显示A7…A0的内
容,地址由地址锁存器(74LS273,位于PC&AR单元)给出。
数据开关(位于IN单元)经一
个三态门(74LS245)连至数据总线,分时给出地址和数据。
地址寄存器为8位,接入6116的
地址A7…A0,6116的高三位地址A10…A8接地,所以其实际容量为256字节。
图2-7存储器实验原理图
错误分析:
我们在读写数据的时候,在两个方面存在逻辑或者读写顺序的错误,第一方
面,WR、RD、IOM、IOR、LDAR读写的置位标志是个需要着重注意的问题,第二方面,读写数
据时,首先读入地址,然后再读写数据。
(二)
运算器ALU
1.1软件模拟控制信号点亮
一、
二、
实验目的:
了解计算机中控制信号的选通,使用软件语言模拟,利用加法举例
实验代码:
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
voiddelay(inttime)
{
clock_tnow=clock();
while((clock()-now)