计算机组成原理课程设计(实训)报告书1.doc

信息科学与技术学院计算机组成原理课程设计（实训）报告书 题 目： 简单的计算机系统的设计与实现 专 业： 计算机应用于技术 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 设计时间：2012年4月9日 2012年4月13日目 录计算机组成原理课程设计（实训）报告书11实验目的32实验内容33实验任务34设计过程44.1 框图44.2芯片分析54.3 测试步骤85 实验结果96课程设计问题及解决方案97心得体会118参考文献121实验目的1. 加深对冯诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功能的理解，进一步建立整机的概念。2. 加深对计算机数据通路的理解，熟悉计算机指令系统、时序控制信号的生成，完成一个简单计算机系统的设计。3. 锻炼初步的计算机系统分析和设计能力。4. 锻炼分析、定位和排除故障的能力。2实验内容基于冯诺依曼体系结构，架构一个简单计算机系统。在设计过程中，利用PROTEUS软件的仿真功能进行仿真分析及调试定位，最终生成一个能完成简单指令及运算的计算机系统。对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。3实验任务1. 本次课程设计主要基于PROTEUS软件进行模拟仿真，要求对软件本身的功能及使用方法有一定的了解；2. 要完成项目，需要使用各类芯片。要求学生自行搜索学习芯片的相关的知识，熟悉芯片的功能及引脚图，掌握芯片的接线方式。3. 画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图，分析器件连接图中各器件不同引脚的功能，哪些可以固定连接，哪些需要通过外接信号来控制，以及这些控制信号的有效形式；4. 利用PROTEUS模拟仿真，布线、调试、验收。4设计过程4.1 框图 第一步 输出 74ls181 74ls181 寄存器 寄存器 输入第二步 74ls373 6116 输出74ls373 74ls373 输入4.2芯片分析74ls181: 74LS181管脚分配 74LS181输出端功能符号74LS181功能表如下表，其中符号“”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=减1(2的补)F=00 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1F=A*/B1 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=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+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A 74LS181功能表 6116芯片 静态RAM-6116引脚功能及管脚定义图6116是2K*8位静态随机存储器芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,典型存取时间200ns,24线双列直插式封装.各引脚含义如下:A0-A10为地址线;CE是片选线;OE是读允许线;WE是写允许线.6116的操作方式如下:CEOEWE方式D0-D7H*未选中高阻LLH读DoutLHL写DinLLL写Din静态RAM-6116 引脚功能及管脚定义图6116是2K*8位静态随机存储器芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,典型存取时间200ns,24线双列直插式封装.各引脚含义如下:A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读允许线;W是写允许线. 6116引脚分配图 6116功能表 74ls373功能简介: 74ls373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74ls373芯片.74ls373引脚图8D锁存器74LS373G为数据打入端：当G为“1”时，锁存器输出状态(1Q8Q)同输入状态(1D8D)；当G由“1”变“0”时，数据打入锁存器中74ls373引脚图8D锁存器74LS373G为数据打入端：当G为“1”时， 锁存器输出状态(1Q8Q)同输入状态(1D8D)；当G由“1”变“0”时，数据打入锁存器中。74LS373逻辑图74LS真值表4.3 测试步骤 两个八位数运算加入存储器后5 实验结果6116芯片 各引脚含义如下:A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读允许线;W是写允许线.6116引脚分配图 6116功能表表 一 74181ALU功能表（分析时使用） 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=减1(2的补)F=00 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1F=A*/B1 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=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+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A表二 ALU 算术与逻辑运算实验结果LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn= 0（有进位）1234H5678H0 0 0 0F=1234HF=1235HF=EDCBH0 0 0 1F=567CHF=567DHF=A983H0 0 1 0F=BBB7HF=BBB8HF=4448H0 0 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 1 0 0F=1238HF=1239HF=EDCFH0 1 0 1F=5680HF=5681HF=A987H0 1 1 0F=BBBBHF=BBBCHF=444CH0 1 1 1F=0003HF=0004HF=0004H1 0 0 0F=2464HF=2465HF=FFFBH1 0 0 1F=68ACHF=68ADHF=BBB3H1 0 1 0F=CDE7HF=CDE8HF=5678H1 0 1 1F=122FHF=1230HF=1230H1 1 0 0F=2468HF=2469HF=FFFFH1 1 0 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1 1 1 0F=CDEBHF=CDECHF=567CH1 1 1 1F=1233HF=1234HF=1234H6课程设计问题及解决方案 遇到的问题：1.缺少了74LS373锁存器，导致无法控制数据的输入。 2.执行STORE指令时，数据无法正常写入 解决方案 1.添加两个74LS373锁存器分别控制两个数据的输入，可以通过控制CE，LE的电 平信号来控制。 2.在一次检查各条件的执行情况时，发现有两条指令的执行有问题，其中之一就是STORE 指令，发现数据无法正常写入，列入本想向0000地址写入数据10001001，但是在检查时发现0000地址存的不是10001001，而是11111111，而后发现无论往该地址存什么数据，结果都是11111111不变，于是我们觉得是