南昌大学计算机组成实验报告.docx

1、南昌大学计算机组成实验报告实 验 报 告实验课程： 计算机组织与结构学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验一 寄存器实验二 运算器实验三 数据输出、移位门实验四 微程序计数器uPC实验实验五 程序计数器PC实验实验六 存储器EM实验实验七 微程序控制-数据传送、数据输入输出 南昌大学实验报告 -（1）寄存器实验学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验目的了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。二、实验内容 1：A、W寄存器实验 2：R0、R1、R2、R3寄存器实验3：MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验.

2、三、实验要求利用COP2000实验仪上的K16.K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0.R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。四、主要实验步骤及处理结果1 A、W寄存器实验 连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS7:02AENK3选通A低电平有效3WENK4选通W低电平有效4ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据55HK23K22K21K20K19K18K17K16

3、01010101置控制信号为：K4(WEN)K3(AEN)10按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。将66H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据66HK23K22K21K20K19K18K17K1601100110置控制信号为：K4(WEN)K3(AEN)01按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据66H被写入W寄存器

4、。2 R0、R1、R2、R3寄存器实验 连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS7:02RRDK11寄存器组读使能低电平有效3RWRK10寄存器组写使能低电平有效4SBK1寄存器选择B5SAK0寄存器选择A6RCKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入将11H写入R0寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据11HK23K22K21K20K19K18K17K1600010001置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1000按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R0的黄色选择指示灯亮，表明选择

5、R0寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被写入R0寄存器。将22H写入R1寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据22HK23K22K21K20K19K18K17K1600100010置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1001按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R1的黄色选择指示灯亮，表明选择R1寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入R1寄存器。将33H写入R2寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据33HK23K2

6、2K21K20K19K18K17K1600110011置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1010按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R2的黄色选择指示灯亮，表明选择R2寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入R2寄存器。将44H写入R3寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据44HK23K22K21K20K19K18K17K1601000100置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)1011按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R3的黄

7、色选择指示灯亮，表明选择R3寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据44H被写入R3寄存器。读R0寄存器置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)0100这时寄存器R0的红色输出指示灯亮，R0寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 11 00010001. 将K11(RRD)置为1, 关闭R0寄存器输出.读R1寄存器置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)0101这时寄存器R1的红色输出指示灯亮，R1寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 22 00100010. 将K11(RRD)置为1,

8、 关闭R1寄存器输出.读R2寄存器置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)0110这时寄存器R2的红色输出指示灯亮，R2寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 33 00110011. 将K11(RRD)置为1, 关闭R2寄存器输出.读R3寄存器置控制信号为：K11(RRD)K10(RWR)K1(SB)K0(SA)0111这时寄存器R3的红色输出指示灯亮，R3寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示DBUS: 44 01000100. 将K11(RRD)置为1, 关闭R3寄存器输出.3 MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验.连接线表连接信

9、号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K23-K16接入DBUS7:02MAROEK14MAR地址输出使能低电平有效3MARENK15MAR寄存器写使能低电平有效4STENK12ST寄存器写使能低电平有效5OUTENK13OUT寄存器写使能低电平有效6CKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入将12H写入MAR寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据12HK23K22K21K20K19K18K17K1600010010置控制信号为：K14(MAROE)K15(MAREN)K12(STEN)K13(OUTEN)0011 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器M

10、AR的黄色选择指示灯亮，表明选择MAR寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据12H被写入MAR寄存器。K14(MAROE)为0, MAR寄存器中的地址输出. MAR红色输出指示灯亮.将K14(MAROE)置为1. 关闭MAR输出.将34H写入ST寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据34HK23K22K21K20K19K18K17K1600110100置控制信号为：K14(MAROE)K15(MAREN)K12(STEN)K13(OUTEN)1101按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器ST的黄色选择指示灯亮，表明选择ST寄

11、存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST寄存器。将56H写入OUT寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据56HK23K22K21K20K19K18K17K1601010110置控制信号为：K14(MAROE)K15(MAREN)K12(STEN)K13(OUTEN)1110按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器OUT的黄色选择指示灯亮，表明选择OUT寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据56H被写入OUT寄存器。五、实验体会 通过本次的A、W寄存器实验R0、R1、R2、R3寄存器实验及

12、MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验，使我对模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法有了深刻的了解。 南昌大学实验报告 -（2）运算器实验学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验目的了解模型机中算术、逻辑运算单元的控制方法二、实验内容实现运算器的功能三、实验要求利用COP2000实验仪的K16.K23开关做为DBUS数据，其它开关做为控制信号，将数据写累加器A和工作寄存器W，并用开关控制ALU的运算方式，实现运算器的功能。四、主要实验步骤及处理结果连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K1

13、6接入DBUS7:02S0K0运算器功能选择3S1K1运算器功能选择4S2K2运算器功能选择5AENK3选通A低电平有效6WENK4选通W低电平有效7Cy INK5运算器进位输入8ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据55HK23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号为：K5(Cy IN)K4(WEN)K3(AEN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)010000按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开CLOCK键，CLOC

14、K由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。将33H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据33HK23K22K21K20K19K18K17K1600110011置控制信号为：K5(Cy IN)K4(WEN)K3(AEN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)001000按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入W寄存器。置下表的控制信号, 检验运算器的运算结果K5(Cy IN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)结果(直通门D)注释X

15、00088H加运算X00122H减运算X01077H或运算X01111H与运算010088H带进位加运算110089H带进位加运算010122H带进位减运算110121H带进位减运算X110AAH取反运算X11155H输出A注意观察：运算器在加上控制信号及数据(A,W)后, 立刻给出结果, 不须时钟. 南昌大学实验报告 -（3）数据输出实验/移位门实验学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验目的 了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。了解运算器中移位功能的实现方法。二、实验内容数据输出实验 移位实验.三、实验要求利用COP200

16、0实验仪的开关做为控制信号，将指定寄存器的内容读到数据总线DBUS上。四、实验步骤及结果按下图连接线连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS7:02X0K5寄存器输出选择3X1K6寄存器输出选择4X2K7寄存器输出选择5AENK3选通A低电平有效6CNK9移位是否带进位0:不带进位 1:带进位7Cy INK8移位进位输入8S2K2运算器功能选择9S1K1运算器功能选择10S0K0运算器功能选择11ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入1：数据输出实验置下表的控制信号, 检验输出结果X2X1X0指示灯（红色）液晶显示（数据总线值）000IN指示输入门（K23-

17、K16）001IA指示中断向量（由拨动开关给出）010ST指示堆栈寄存器011PC指示PC寄存器100D直通门指示D直通门101R右移门指示R右移门110L左移门指示L左移门111没有输出经过实验得到的结果与表中结果一致。2：移位实验将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据55HK23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号为：K3(AEN)K2(S2)K1(S1)K0(S0)0111按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿

18、，数据55H被写入A寄存器。S2S1S0=111时运算器结果为寄存器A内容CNCy INLDR0XAA 1010 101055 0101 01012A 0010 101010AA 1010 101055 0101 01012A 0010 101011AB 1010 101155 0101 0101AA 1010 1010实验结论：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。但究竟把那一个结果送数据总线由X2X1X0输出选择决定。六、实验截图：实验1：数据输出实验实验2：移位实验 南昌大学实验报告 -（4）微程序计数器uPC实验学生姓名： 学 号： 专业班级： 实验类型

19、： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验目的1、了解模型机中微程序的基本概念。2、了解uPC的结构、工作原理及其控制方法。二、实验内容 利用COP2000实验仪上的K16.K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现微程序计数器uPC的写入和加1功能。74HC161是一片带预置的4位二进制记数器。功能如下：当RST = 0时，记数器被清0当IREN = 0时，在CK的上升沿，预置数据被打入记数器当IREN = 1时，在CK的上升沿，记数器加一TC为进位，当记数到F（1111）时，TC=1CEP，CET为记数使能，当CEP，CET=1时，记数器工作，CEP，CET

20、=0时，记数器保持原计数值 uPC工作波形图在COP2000中，指令IBUS7:0的高六位被接到uPC预置的高六位，uPC预置的低两位被置为0。一条指令最多可有四条微指令。连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K23-K16接入DBUS7:02IRENK0预置uPC低电平有效3EMENK1EM存储器工作使能低电平有效4EMWRK2EM存储器写使能低电平有效5EMRDK3EM存储器读使能低电平有效6IRCKCLOCKuPC工作脉冲上升沿打入实验1：uPC加一实验 置控制信号为：K3(EMRD)K2(EMWR)K1(EMEN)K0(IREN)1111按一次CLOCK脉冲键，CLOCK

21、产生一个上升沿，数据uPC被加一。实验2：uPC打入实验二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据12HK23K22K21K20K19K18K17K1600010010置控制信号为：K3(EMRD)K2(EMWR)K1(EMEN)K0(IREN)1000当EMWR，EMEN=0时，数据总线（DBUS）上的数据被送到指令总线（IBUS）上。按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器uPC的黄色预置指示灯亮，表明uPC被预置。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据10H被写入uPC寄存器 南昌大学实验报告（5）程序计数器PC实验学生姓名： 学 号：

22、专业班级： 实验类型： 验证 综合 设计 创新 实验日期： 实验成绩： 一、实验目的1、了解模型机中程序计数器PC的工作原理及其控制方法。2、了解程序执行过程中跳转指令的实现方法。二、实验内容 利用COP2000实验仪上的K16.K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现程序计数器PC的写入及加1功能。PC是由两片74HC161构成的八位带预置记数器，预置数据来自数据总线。记数器的输出 74HC245（PCOE）送到地址总线。PC值还可以通过74HC245（PCOE_D）送回数据总线。在COP2000中，PC+1由PCOE取反产生。当RST = 0时，PC记数器被清0当LDPC

23、= 0时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC记数器当PC+1 = 1时，在CK的上升沿，PC记数器加一当PCOE = 0时，PC值送数据总线 PC打入控制原理图PC打入控制电路由一片74HC151八选一构成。ELPIR3IR2CyZLDPC1XXXX10001X00000X1001X10001X0101XXX0当ELP=1时，LDPC=1，不允许PC被预置当ELP=0时，LDPC由IR3，IR2，Cy，Z确定当IR3 IR2 = 1 X时，LDPC=0，PC被预置当IR3 IR2 = 0 0时，LDPC=非Cy，当Cy=1时，PC被预置当IR3 IR2 = 0 1时，LDPC=非Z，当Z=1时，PC被预置连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K23-K16接入DBUS7:02PCOEK5PC输出到地址总线低电平有效3JIR3K4预置选择14JIR2K3预置选择05JRZK2Z标志输入6JRCK1C标志输入7ELPK0预置允许低电平有效8PCCKCLOCKPC工作脉冲上升沿打入实验1：PC加一实验置控制信号为：K5（PCOE）K0（ELP）01按一次CLOCK脉冲键，CLOCK产生一个上升沿，数据PC被加一。实验2：PC打入实验二进制开关K23-K16用于DBUS7:0的数据输入，置数据12HK23K22K21K20K19K18K17K1600010010