计算机组成原理第二次实验报告.docx

1、计算机组成原理第二次实验报告机器号_计算机组成原理 实验报告专业班级: 姓 名: 机器号:学 号:E-mail:指导教师：总成绩：分步成绩：出勤：实验表现实验报告：实验三 运算器及移位实验一、实验目的1、了解运算器模块如何连接以及数据通路；2、通过实际设置控制信号、给出ALU的输入端数据、观察运算结果，领会课堂教学中关于ALU的功能特性；3、认识一种较新的设计实现ALU功能的方法用CPLD实现运算器。4、掌握作为运算器核心器件的ALU，其输出连入数据总线前常见处理方法COP2000实验仪中使用了三种输出结果数据的方法直通输出D、左移输出L、右移输出R。二、实验原理COP2000模型机中的8位A

2、LU由一片CPLD（XC9572）实现。有8种运算类型：加、减、与、或、进位加、进位减、A取反、A输出运算，通过控制信号S2、S1、S0来选择。运算数据由累加器A及寄存器W给出，运算结果输出到D，L，R。具体结构如下图。 ALU原理图移位器由3个8位寄存器组成，能实现直通、左移、右移。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连接信号孔接入1J1座J3座5AENK32S0K06WENK43S1K17CyINK54S2K28ALUCKC

3、LOCK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K23K16，使其为A寄存器要输入的数据：K23K22K21K20K19K18K17K1600000100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）110111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寄存器拨设置开关K23K16，使其为A寄存器要输入的数据：K23K22K21K

4、20K19K18K17K1600000010置控制信号，使DBUS数据送入W寄存器中：K5（CyIN）K4（WEN）K3（KAEN）K2（S2）K1（S1）K0（S0）101111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。K5（CyIN）K2(S2)K1(S1)K0(S0)结果（直通门D）注释000006加运算000102减运算001006或运算001100与运算010006带进位加运算110007带进位加运算010102带进位减运算11

5、0101带进位减运算0110FB取反运算011104输出A2、移位实验按照下表连线连接信号孔接入1J1座谈J3座2AENK03CNK14CyINK25S2K36S1K47S0K58ALUCKCLOCK注：CyIN为移位进位输入。(1) 将数据写入A寄存器K23K22K21K20K19K18K17K1600000010置控制信号为：K0（AEN）K3（S2）K4（S1）K5（S0）0111注：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CNCyINLDR0X0402011004020111050281实验四 存储器实验一、实验目的1、掌握静

6、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；二、实验原理 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，A0A10是存储器的地址线，本实验电路中，只使用8条地址线A0A7，而A8A10接地。D0D7是存储器的数据线。E是存储器的片选信号，

7、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。三、实验内容按下表连接线连接信号孔接入孔连接信号孔接入孔1J2J37EMRDK12IRENK68EMWRK03PCOEK59PCCKCLOCK4MAROEK410MARCKCLO

8、CK5MARENK311EMCKCLOCK6EMENK212IRCKCLOCK1、 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01PC输出地址PC地址输出指示灯亮10MAR输出地址MAR地址输出指示灯亮11地址总线浮空00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K23K16置为00000000，即DBUS7：0的数据输入为00HK23K22K21K20K19K18K17K1600000000设置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（

9、MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1110111按CLOCK键，将地址0写入MAR向EM0中写入一个数据置数据K23K22K21K20K19K18K17K1600000010置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1101010按CLOCK键，将数据XXH写入EM0（2）将地址1写入MAR：将二进制开关K23K16置为00000001，即DBUS7：0的数据输入为01HK23K22K21K20K19K18K17K1600000001设置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4

10、（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1110111按CLOCK键，将地址1写入MAR向EM1中写入一个数据置数据K23K22K21K20K19K18K17K1600000100置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1101010按CLOCK键，将数据XXH写入EM0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（1）将地址0写入MAR：将二进制开关K23K16置为00000000，即DBUS7：0的数据输入为00HK23K22K21K20

11、K19K18K17K1600000000置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1110111按CLOCK键，将地址0写入MAR读EM0：置控制信号为：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1101001EM0读出值是_02_（2）将地址1写入MAR：将二进制开关K23K16置为00000001，即DBUS7：0的数据输入为01HK23K22K21K20K19K18K17K1600000001置控制信号：K6（IREN）K5（PC

12、OE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1110111按CLOCK键，将地址1写入MAR读EM1：置控制信号为：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1101001EM1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将二进制开关K23K16置为00000000，即DBUS7：0的数据输入为00HK23K22K21K20K

13、19K18K17K1600000000置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）1110111按CLOCK键，将地址0写入MAR（2）读EM0，并写入IR及uPC置控制信号：K6（IREN）K5（PCOE）K4（MAROE）K3（MAREN）K2（EMEN）K1（EMRD）K0（EMWR）0101001EM0读出值是_02_按CLOCK键，将EM0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

14、需要，结果会直接给出。2、 S2、S1、S0控制信号的作用。答：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：S2S1S0 功能000A+W加001AW减010A|W 或011A&W 与100A+W+C 进位加101AW+C 进位减110A 取反111A 输出3、 在移位实验中，CN是什么控制信号？答：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?答：由DOE，LOE，ROE控制信号决定。5、直通门D、左移门L和右移门R

15、的输出结果是否总是同时给出？为什么？答：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。答：（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；当E为高电平时，存储器未被选中；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

16、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；答：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？答：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

17、。4、同时打入IR和uPC的数据可能变成两个不同的数（例：55H55H，54H），为什么？答：因为指令总线IBUS7：0的高六位被接到PC预置输入的高六位，PC预置的低两位直接接地，被置为0，所以打入PC的数的低两位是默认为0的，因此会出现同时打入IR和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EMWR存储器写允许低有效EMRD存储器读允许低有效EMEN存储器与数据总线相连低有效POCEPC输出地址到存储器低有效MARENMAR写允许低有效MAROEMAR输出地址到存储器低有效IRENIR、PC写允许低有

18、效五、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。