计算机组成原理实验材料Word文档下载推荐.docx

1、F=/（A+B）F=A+BF=（A+B）加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=（A+/B）加10 0 1 1F=0F=10 1 0 0F=/（A*B）F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=（A+B）加A*/BF=（A+B） 加A*/B加1 0 1 1 0F=（/A*B+A*/B） F=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B减11 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/（/A*B+A*/B）F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=（A+/B）加A*BF=（A+/B）加A*B加11 0 1 1 F

2、=A*BF=A*B减1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=（A+B）加AF=（A+B）加A加1 1 1 1 0F=（A+/B）加AF=（A+/B）加A加11 1 1 1F=A减1表1-1 74LS181功能表图1-3（a） 74LS273管脚分配 图1-3（b） 74LS273功能表图1-4（a） 74LS244管脚分配 图1-4（b） 74LS244功能五、工作原理运算器的结构框图见图1-5。图1-5 运算器的结构框图算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并串形式构成16位运算器。它可以对两个16位二

3、进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。六、实验内容验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。七、实验步骤、单片机键盘操作方式实验注：在进行单片机键盘控

4、制实验时，必须把开关K4置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。1、实验连线（键盘实验）实验连线如图1-6所示。（连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。注意：F4只用一个排线插头孔）运算器接口S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2C1 .C6 E5 E4 F5 E3 控制总线 F4 控制总线 T4图1-6 实验一 键盘实验连线图2、实验过程 （1）拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动CLR，使其指示灯亮。（2）在监控滚动显示【CLASS SELECt】时按【实验选

5、择】键，显示【ES-_】输入01或1，按【确认】键，监控显示为【ES01】，表示准备进入实验一程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。（3）再按【确认】键，进入实验一程序，监控显示【InSt-】，提示输入运算指令，输入两位十六进制数（参考表1-3和表1-1），选择执行哪种运算操作，按【确认】键。（4）监控显示【Lo=0】，此处Lo相当于表1-1中的M，默认为“0”，进行算术运算，也可以输入“1”，进行逻辑运算。按【确认】，显示【Cn=0】，默认为“0”，由表1-1可见，此时进行带进位运算，也可输入“1”，不带进位运算（注：如前面选择为逻辑运算，则Cn不起作用）。按【确认】，显示【Ar

6、=1】，使用默认值“1”，关闭进位输出。也可输入“0”，打开进位输出，按【确认】。（5）监控显示【DATA】，提示输入第一个数据，输入十六进制数【1234H】，按【确认】，显示【DATA】，提示输入第二个数据，输入十六进制数【5678H】，按【确认】键，监控显示【FINISH】，表示运算结束，可从数据总线显示灯观察运算结果，CY指示灯显示进位输出的结果。按【确认】后监控显示【ES01】，可执行下一运算操作。运算指令（S3 S2 S1 S0）输入数据（十六进制）00或001或102或203或304或405或506或607或708或809或90A或A1 0 1 10B或B0C或C0D或D0E或E0

7、F或F表1-3 运算指令关系对照表在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表中，并和理论值进行比较和验证：LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算） M=1（逻辑运算） Cn=1（无进位） 1234H 5678H F=、开关控制操作方式实验为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态（所对应的指示灯亮）。本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。1、按图1-7接线图接线连线时应注意：为了使连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上； 运算

8、器接口 S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2 BD15 . BD8数据总线BD7 . BD0 DIJ1 DIJ-G DIJ2 数据输入电路 C-G S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2控制总线T4 控制开关电路 T+ fin f/8 脉冲源及时序电路图1-7 实验一 开关实验 接线图2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数本实验中ALU-G和C-G不能同时为0，否则造成总线冲突，损坏芯片！故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。（1）拨动清零开关CLR，使其指示灯。置ALU-G1：关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电

9、路的三态门；（2）向数据暂存器LT1（3、U4）中置数1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为要输入的数值；2）置LDR11：使数据暂存器LT1（3、U4）的控制信号有效，置LDR20：使数据暂存器LT2（5、U6）的控制信号无效；3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器LT1送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。（3）向数据暂存器LT2（5、U6）中置数1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为想要输入的数值；2）置LDR10：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR21：使数据暂存器LT2的控制信号有效；3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT2送时

10、钟，上升沿有效，把数据存在LT2中； 4）置LDR10、LDR20，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。（5）检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确：1）置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU的三态门 ；2）置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数，表示往暂存器LT1置数正确；3）置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数，表示往暂存器LT2置数正确。3、验证74LS181的算术和逻辑功能按实验步骤2往两个暂存器LT1和LT2分别存十六进制数“1234H”和“5

11、678H”，在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下，通过改变“S3S2S1S0MCn”的值来改变运算器的功能设置，通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F，填入上表中，参考表1-1的功能表，分析输出F值是否正确。分别将“AR”开关拨至“1”和“0”的状态，观察进位指示灯“CY”的变化并分析原因。M=1（逻辑运算）1234H5678HF=、联机控制操作方式实验步骤：1、将下载线连接到实验箱左上角的端口。连接下载线时，带按头的一面向上。2、打开实验箱后面的电源开关，实验箱右下角的系统监控指示灯上将滚动显示【CLASS SELECt】。3、打开电脑桌面计算机组成原理16位的图标，在

12、弹出的对话框中选择所用端口为COM1，按确认键。4、在再弹出的对话框中按确认键，确认进行联机。5、在实验箱右下角按下【联机】键，系统进入与上位机通讯状态。6、当数码管显示【Pc-Con】，最后显示【8】时，表示联机通讯成功。做完一个实验还要继续做下一个实验时要点确认，全部实验做完再点关闭。八、实验报告要求1、实验记录：所有的运算结果，故障现象及排除经过；2、谈谈本次实验的收获及想法。实验三 存储器读写和总线控制实验1、掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。2、掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。3、了解运算器和存储器如何协同工作。预习半导体静态随机存储器6116的功能。电路图见图3

13、-1，6116的管脚分配和功能见图3-2。图3-1 存储器电路图3-2（a） 6116管脚分配 图3-2（b） 6116功能图3-3实验中的静态存储器由2片6116（2K8）构成，其数据线D0D15接到数据总线，地址线A0A7由地址锁存器74LS273（集成于EP1K10内）给出。黄色地址显示灯A7A0与地址总线相连，显示地址总线的内容。绿色数据显示灯与数据总线相连，显示数据总线的内容。因地址寄存器为8位，接入6116的地址A7A0，而高三位A8A10接地，所以其实际容量为28256字节。6116有三个控制线，/CE（片选）、/R（读）、/W（写）。其写时间与T3脉冲宽度一致。当LARI为高时

14、，T3的上升沿将数据总线的低八位打入地址寄存器。当WEI为高时，T3的上升沿使6116进入写状态。学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。6116为静态随机存储器，如果掉电，所存的数据全部丢失！在进行单片机键盘控制实验时，必须把K4开关置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。1、实验连线实验连线图如图3-4所示。连线时应按如下方法：（注意：F3只用一个排线插头孔） 图3-4 实验三键盘实验接线图2、写数据（1）拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮灭亮。（2）在监控指示灯滚动显示【CLASS SELECt】时按【实验选择】键，显示

15、【ES-_】输入03或3，按【确认】键，监控指示灯显示为【ES03】，表示准备进入实验三程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按【确认】键，进入实验三程序。（3）监控指示灯显示为【CtL= - -】，输入1,表示准备对RAM进行写数据，在输入过程中，可按【取消】键进行输入修改，按 【确认】键。（4）监控指示灯显示【Addr- -】，提示输入2位16进制数地址，输入“00”按【确认】键，监控指示灯显示【dAtA】，提示输入写入存储器该地址的数据（4位16进制数），输入“3344”按【确认】键，监控指示灯显示【PULSE】，提示输入单步，按【单步】键，完成对RAM一条数据的输入，数据

16、总线显示灯（绿色）显示“0011001101000100”，即数据“3344”，地址显示灯显示“0000 0000”，即地址“00”。（5）监控指示灯重新显示【Addr- -】，提示输入第二条数据的2位十六进制的地址。重复上述步骤，按表3-1输入RAM地址及相应的数据。地址（十六进制）数据（十六进制）0033337134344235355A5555A36666CFABABF87777E69D9D表3-1 实验三数据表3、读数据及校验数据（1）按【取消】键退出到监控指示灯显示为【ES03】，或按【RST】退到步骤2初始状态进行实验选择。（2）拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮灭亮。在监控

17、指示灯显示【ES03】状态下，按 【确认】键。（3）监控指示灯显示为【CtL= - -】，输入2,表示准备对RAM进行读数据，按【确认】键。（4）监控指示灯显示【Addr- -】，提示输入2位16进制数地址，输入“00”，按【确认】键，监控指示灯显示【PULSE】，提示输入单步，按【单步】键，完成对RAM一条数据的读出，数据总线显示灯（绿色）显示“0011001101000100”，即数据“3344”，地址显示灯显示“0000 0000”，即地址“00”。（5）示灯重新显示【Addr- -】，重复上述步骤读出表3-1的所有数据，注意观察数据总线显示灯和地址显示灯之间的对应关系，检查读出的数据是

18、否正确。为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。1、 按图3-5接线图接线。图3-5 实验三开关实验接线图2、拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮灭亮。3、往存储器写数据以往存储器的（FF）地址单元写入数据“AABB”为例，操作过程如下。 （操作） （显示） （操作） （显示） （操作）1、CG=1 2、置数据输入电路D15D0=“000000001111111”3、CE=14、CG=0绿色数据总线显示灯显示 “0000000011111111”1、LAR=12、T3=1（按【单步】）地址寄存器电路黄色地址显示灯显示“11111111”

19、1、C-G=1D15D0=“1010101010111011”3、LAR=04、C-G=0 （显示） （操作）“1010101010111011”1、WE=1 2、CE=03、T3=1（按【单步】）4、WE=04、按上述步骤按表3-2所列地址写入相应的数据地址（二进制）数据（二进制）00000000001100110011001101110001001101000011010001000010001101010011010101011010010*10100011011001100110011011001111101010111010101111111000011101110111011111

20、1001101001110110011011表3-25、从存储器里读数据以从存储器的（FF）地址单元读出数据“AABB”为例，操作过程如下： （操作） （显示） （操作） （显示） （操作） （显示）1、C-G=1 D15D0=“0000000011111111” 4、C-G=0MAR电路黄色地址显示灯显示 “11111111”2、LAR=0 3、WE=04、CE=0绿色数据总线显示灯显示6、按上述步骤读出表3-2数据，验证其正确性。联机控制操作方式3、打开电脑桌面计算机组成原理16位的图标，在弹出的对话框中选择所用端口为COM1,按确认键。附加实验 总线控制实验1、了解总线的概念及其特性。2

21、、掌握总线的传输控制特性。二、实验设备三、实验说明1、总线的基本概念总线是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路，是构成计算机系统的骨架。借助总线连接，计算机在系统各部件之间实现传送地址、数据和控制信息的操作。因此，所谓总线就是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线。2、实验原理说明在本实验中，挂接在数据总线上的有输入设备、输出设备、存储器和加法器。为了使它们的输出互不干扰，就需要这些设备都有三态输出控制，且任意两个输出控制信号不能同时有效。其结构如下图所示。图3-6 总线结构图其中，数据输入电路和加法器电路结构见图1-5，地址寄存器和存储器电路见图3-1、3-3。数码管显示电路用可编程逻辑芯片ATF16V8B进行译码和驱动，D-G为使能信号，W/R为写信号。当D-G为低电平时，W/R的下降沿将数据线上的数据打入显示缓冲区，并译码显示。本实验的流程为：（1）输入设备将一个数打入LT1寄存器。（2）输入设备将一个数打入LT2寄存器。（3）LT1与