计算机组成原理实验一.doc

计算机组成原理实验第一章、TEC-5 计算机组成实验箱简介运算器74181通用寄存器系统编程器时序发生器双端口存储器RAM地址寄存器地址指示灯数据总线指示灯PC指示灯指令总线指示灯C进位标志指示灯微动开关BUSYL#指示灯BUSYR#指示灯逻辑笔与实验连线第二章 计算机组成原理实验实验一 运算器组成实验一 实验目的 1.熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作 2.熟悉简单运算器的数据传送通路 3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能 4.按给定数据,完成指定的算术,逻辑运算二 实验电路图示出了本次实验所用的运算器数据通路图。参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中。 RF(U54)由一个ispLSll016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF中保存。双端口寄存器堆模块的控制信号中，RSl、RS0用于选择从B端口(右端口)读出的通用寄存器，RDl、RD0用于选择从A端口(左端口)读出的通用寄存器。而WRl、WR0用于选择写入的通用寄存器。LDRi是写入控制信号，当LDRi二1时，数据总线DBUS上的数据在T3写入由WRl、WR0指定的通用寄存器。RF的A、B端口分别与操作数暂存器DRl、DR2相连；另外，RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上，因而RF中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上。 DRl(U24)和DR2(U25)各由1片74LS273构成，用于暂存参与运算的数据。DRl接ALU的A输入端口，DR2接ALU的B输入端口。ALU(U55、U60)由两片74LSl81构成，ALU的输出通过一个三态门(74LS244)发送到数据总线DBUS上。 实验台上的八个发光二极管DBUS7-DBUS0显示灯接在DBUS上，可以显示输入数据或运算结果。另有一个指示灯C显示运算器进位标志信号状态。 图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，其中S3、S2、S1、S0、M、Cn0、LDDRl、LDDR2、ALU BUS#、SWBUS#、LDRi、RSl、RS0、RDl、RD0、WRl、WR0都是电位信号，在本次实验中用拨动开关K0-K15来模拟；T2、T3为时序脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路。实验中进行单拍操作，每次只产生一组T1、T2、T3、T4时序脉冲，需将实验台上的DP、DB开关进行正确设置。将DP开关置1，DB开关置0，每按一次QD按钮，则顺序产生T1、T2、丁3、T4一组单脉冲。 三、实验设备 1。 TEC-5计算机组成实验系统1台 2 逻辑测试笔一支(在TEC-5实验台上) 3 双踪示波器一台(公用) 4 万用表一只(公用)四、实验任务 1 按图示，将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。由于运算器模块内部的连线已由印制板连好，故接线任务仅仅是完成数据开关、控制信号模拟开关、与运算器模块的外部连线。注意：为了建立清楚的整机概念，培养严谨的科研能力，手工连线是绝对必要的。 2 用开关SW7一SW0向通用寄存器堆R1=内的R0-R3寄存器置数。然后读出R0R3的内容，在数据总线DBUS上显示出来。 3 验证ALU的正逻辑算术、逻辑运算功能。 令DRl=55H，DR2=OAAH，Cn#=l。在M-0和M=I两种情况下，令S3一S0的值从0000B变到1111B，列表表示出实验结果。实验结果包含进位C，进位C由指示灯显示。注意：进位C是运算器ALU最高位进位Cn+4的反，即有进位为1，无进位为0。五、实验要求1 做好实验预习，掌握运算器的数据传输通路及其功能特性，并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。2写出实验报告，内容是：(1) 实验目的。(2) 按实验任务3的要求，列表表示出实验结果。(3) 按实验任务4的要求，在表中填写各控制信号模拟开关值，以及运算结果值。(4) 分析记录实验过程、数据等。 (5) 用学校实验报告专用格式填写报告六、实验步骤和结果 （1）实验任务2的实验步骤和结果如下：（假定令R0=34H,R1=21H,R2=52H,R3=65H)1、 置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置. 接线表如下：数据通路WR0WR1RS0RS1SW_BUS#RS_BUS#LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6 2、打开电源（以下是将34H,21H,52H,65H分别写入R0,R1,R2,R3）3、置K0(WR0)=0, K1(WR1)=0, K4(SW_BUS#)=0, K5(RS_BUS#)=1, K6(LDRi)=1, SW7-SW0=34H. 在DBUS上将观察到DBUS=34H.按QD按钮,将34H写入R0. 4、置K0(WR0)=1, K1(WR1)=0, K4(SW_BUS#)=0, K5(RS_BUS#)=1, K6(LDRi)=1, SW7-SW0=21H. 在DBUS上将观察到DBUS=21H.按QD按钮,将21H写入R1. 5、置K0(WR0)=0, K1(WR1)=1, K4(SW_BUS#)=0, K5(RS_BUS#)=1, K6(LDRi)=1, SW7-SW0=52H. 在DBUS上将观察到DBUS=52H.按QD按钮,将52H写入R2. 6、置K0(WR0)=1, K1(WR1)=1, K4(SW_BUS#)=0, K5(RS_BUS#)=1, K6(LDRi)=1, SW7-SW0=65H. 在DBUS上将观察到DBUS=65H.按QD按钮,将65H写入R3. （以下是在DBUS总线上显示R0,R1,R2,R3的值）7、置K2(RS0)=0, K3(RS1)=0, K4(SW_BUS#)=1, K5(RS_BUS#)=0, K6(LDRi)=0. 在DBUS上将观察到DBUS=34H. 8、置K2(RS0)=1, K3(RS1)=0, K4(SW_BUS#)=1, K5(RS_BUS#)=0, K6(LDRi)=0. 在DBUS上将观察到DBUS=21H. 9、置K2(RS0)=0, K3(RS1)=1, K4(SW_BUS#)=1, K5(RS_BUS#)=0, K6(LDRi)=0. 在DBUS上将观察到DBUS=52H. 10、置K2(RS0)=1, K3(RS1)=1, K4(SW_BUS#)=1, K5(RS_BUS#)=0, K6(LDRi)=0. 在DBUS上将观察到DBUS=65H. 11、关断电源，拆线（2）实验任务3的实验步骤和结果如下：1、 置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置.接线表如下：数据通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6数据通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M电平开关K7K7K8K9K10K11K12数据通路ALU_BUS#SW_BUS#电平开关K13K14数据通路的信号Cn#接VCC2、打开电源(以下2条是向R0写入55H,向R1写入0AAH)3、置K0(WR0)=0, K1(WR1)=0, K6(LDRi)=1, K13(ALU_BUS#)=1, K14(SW_BUS#)=0. 置SW7-SW0为55H,按QD按钮,将55H写入R0.4、置K0(WR0)=1, K1(WR1)=0, K6(LDRi)=1, K13(ALU_BUS#)=1, K14(SW_BUS#)=0. 置SW7-SW0为0AAH,按QD按钮,将0AAH写入R1.(以下1条是将R0写入DR1,将R1写入DR2)5、置K2(RD0)=0, K3(RD1)=0, K4(RS0)=1, K5(RS1)=0, K6(LDRi)=0, K7(LDDR1和LDDR2)=1. 按QD按钮,将R0写入DR1,将R1写入DR2.这时DR1=55H,DR2=0AAH. (以下2条是M=H时进行逻辑运算)6、置K6(LDRi)=1, K7(LDR1和LDR2)=0, K8(S0)=0, K9(S1)=0, K10(S2)=0, K11(S3)=0, K12(M)=1, K13(ALU_BUS#)=0, K14(SW_BUS#)=1.在数据总线DBUS上观察到逻辑运算结果0AAH. 按QD按钮,观察到进位C为0. 7、其他开关不变,只改变K8(S0), K9(S1), K10(S2), K11(S3)的设置,观察其他15种逻辑运算结果, 并按QD按钮,观察进位C. (以下2条是M=L时进行算术运算)8、置K6(LDRi)=1, K7(LDR1和LDR2)=1, K8(S0)=0, K9(S1)=0, K10(S2)=0, K11(S3)=0, K12(M)=0, K13(ALU_BUS#)=0, K14(SW_BUS#)=1.在数据总线DBUS上观察到算术运算结果55H. 按QD按钮,观察到进位C为0. 9、其他开关不变,只改变K8(S0), K9(S1), K10(S2)