计算机组成原理实验(TEC-6)

计算机组成原理【实验原理】 为了进行本实验，首先需要了解TEC-6模型计算机的基本时序。在TEC-6中，执行一条微指令（或者在硬布线控制器中完成1个机器周期）需要连续的3个时序脉冲T1、T2和T3。它们的时序关系如图2-1所示：对于运算器操作来说，在T1期间，读取微指令，产生控制运算的信号，并将控制信号保持到T3结束；在T2期间，根据控制信号，完成运算功能；在T3的上升沿，保存运算结果。图2-2,运算器实验的电路图。在TEC-6模型计算机中，寄存器组由4个寄存器R0（U50）、R1（U51）、R2（U45）、R3（U46）以及2个三3输入正与门组成（U33和U38）。4个寄存器R0、R1、R2和R3都是74LS374。R0是累加器，它的输出通过A总线送运算器的A端口；R1、R2和R3是通用寄存器，它们的输出通过B总线送运算器的B端口。R0、R1、R2和R3从数据总线DBUS接收数据。R0的输出A7—A0直接送A总线，而B总线有3个数据来源R1、R2和R3，因此需要用3个信号RS1#、RS2#和RS3#决定哪一个寄存器的输出送B总线。当信号RS1#、RS2#和RS3#中的任何一个为0时，则将对应的寄存器输出送B总线。U33A、U33B、U33C和U38D完成对各个寄存器的写入功能。信号LDR控制整个寄存器写操作，而信号LDR0、LDR1、LDR2和LDR3控制单个寄存器的写操作。当LDR为1时，如果LDR0、LDR1、LDR2和LDR3中的其中一个为1，则在T3的上升沿将数据总线DBUS上的数据写入对应的寄存器。 数据开关SD7—SD0是8个双位开关。用手拨动这些开关，能够生成需要的SD7—SD0的值。在信号SWBUS#-I为0时，SD7—SD0通过一个8线驱动器74LS244（U11）送往数据总线DBUS。在本实验中，使用数据开关SD7—SD0设置寄存器R0、R1、R2和R3的值。运算器ALU的作用是对A总线（A7—A0）和B总线（B7—B0）上的2个8位数据进行算术逻辑运算，运算后的数据结果在控制信号ALUBUS#-I为0送数据总线DBUS（D7—D0），运算后的标志结果在T3的上升沿保存进位标志位C-O和结果为0标志位Z-O。运算器由2片算术逻辑单元74LS181（U58和U59）、1片四2输入正与门74LS08（U29）、1片双D触发器74LS74（U52）、1片8线反相驱动器74LS240（U40）、1片8线驱动器74LS244（U39）和1片8输入正与非门74LS30（U47）构成。2片74LS181（U58和U59）完成8位算术运算和逻辑运算。U58进行低4位运算，U59进行高4位运算，U58和U59通过级联方式连接。所谓级联方式，就是将低4位74LS181的进位输出引脚图2-2，原理图TEC-6中运算器操作功能表表2-174LS181正逻辑功能表选择输入S3S2S1S0

M=H逻辑功能M=L算术功能=H无进位=L有进位LLLL

LLLH

LLHL

LLHH

LHLL

LHLH

LHHL

LHHH

HLLL

HLLH

HLHL

HLHH

HHLL

HHLH

HHHL

HHHH

操作方式选择S3S2S1S0M操作类型功能HLLHL

LHHLL

HLHHH

HHHLH

HHHHH

HLHLH

实验内容【实验内容】1．用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3。2．对下述四组数据进行加、减运算。

⑴A=0F0H，B=10H

⑵A=10H，B=0F0H

⑶A=03H，B=05H

⑷A=0AH，B=0AH

3．对下述三组数据进行与、或运算

⑴A=0FFH，B=0AAH

⑵A=55H，B=0AAH

⑶A=0C5H，B=61H

4．在实验过程中，记录每一步中有关信号的值，并对这些信号的作用予以解释。【实验步骤】1．实验准备⑴将TEC-6实验台上的下列信号连接，以便控制信号能够对寄存器组和运算器进行控制。

信号SWBUS#-O和信号SWBUS#-I连接，

信号ALUBUS#-O和信号ALUBUS#-I连接，

信号RAMBUS#-O和信号RAMBUS#-I连接。

⑵将控制器转换开关设置为微程序状态，使用微程序控制器产生的控制信号对寄存器组组和运算器进行控制。

⑶打开电源

下述实验中，信号指示灯亮代表对应信号为1，信号指示灯灭代表对应信号为0。实验时要对照图2-2察看每一步骤的相应信号的值。2．用逻辑笔测试时序信号T1、T2、T3

⑴将逻辑笔的一端插入TEC-6实验台上的“逻辑笔”上面的插孔中，另一端插入“T1”上方的插孔中。

⑵将单微指令开关DP拨到向上位置，使TEC-6模型计算机处于单微指令运行方式。⑶按复位按钮CLR，使时序信号发生器复位。⑷按逻辑笔框内的Reset按钮，使逻辑笔上的脉冲计数器复位，2个黄灯D1、D0均灭。⑸按一次启动按钮QD，这时指示灯D1D0的状态应为01B，指示