2022年合肥工业大学计算机组成原理实验报告.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 试验一 基本运算器试验一、试验目的明白运算器的组成结构;把握运算器的工作原理;二、试验内容1、连线说明:ALU单元: S0.S3JP18 开关区单元: K20.K23JP89ALU单元: Wa、wB、 rALU、CN_IJP19 开关区单元: K15.K12JP92ALU单元: ALU_D0.ALU_D7JP25 扩展区单元: JP62ALU单元: IN0.IN7JP22 开关区单元: K0.K7JP972、打开试验仪电源,按CON单元的 nRST按键,将 ALU的 A、B、FC、FZ、 FS、I 清零;假如 EXEC键上方指示灯不亮,请按一次
2、 EXEC键,点亮指示灯,表示试验仪在运行状态;3、给暂存器 A赋初值(1)拨动开关区单元的 K7.K0 开关,形成二进制数 01011000(或其它值);指示灯亮,表示该位是1,灭为0;(2)拨动开关区单元K15wA、K14wB、K13rALU 、K12CN_I 开关,赋 wA=0(答应写 A)、wB=1(禁止写 B)、rALU=1 不答应 ALU输出 、CN_I=0,按 CON单元的 STEP按键一次, 产生一个 T1 的下降沿, 将二进制数01011000 写入暂存器A中,ALU单元的 A_7 A_0LED上显示 A 中的值4、给暂存器 B赋初值(1)拨动开关区单元的 K7.K0 开关,
3、形成二进制数 10101011(或其它值);(2)赋 wA=1(禁止写 A)、 wB=0(答应写 B)、 rALU=1 不答应 ALU输出 、CN_I=0,按 CON单元的 STEP按键一次 , 产生一个 T2 的下降沿,将二进制数 10101011 写入暂存器 B中, ALU单元的 R_7 R_0LED上显示 B中的值5、赋 wA=1(禁止写 A)、wB=1(禁止写 B)、rALUK10=0, 按 uSTEP键,进入 T3 节拍,节拍DS169 DS168T1、T2、T3 无效0 0(T1=0、T2=0、T3=0)T1 0 1(T1=1、T2=0、T3=0)T2 1 0(T1=0、T2=1、
4、T3=0)T3 1 1(T1=0、T2=0、T3=1)说明: 1- 亮; 0- 灭当 rALUK13=0 ,假如 S3S2S1S0的值是 0000 时, T2、T3 节拍时,答应 ALU结果输出;S3S2S1S0的值是其它数值,T3 节拍时,答应 ALU结果输出,显示于扩展区的二位数码管、DS94.DS101 的 LED上;6、依据后边的“ 运算结果表” ,转变K20(S0)、K21( S1)、K22(S2)、K23(S3)、K12(CN_I)的值, 观看并记录运算器的输出;例如: S0=0,S1=0,S2=0,S3=0,ALU的 D7_D0 = 58H;FC、 FZ、FS、I 不变;名师归纳
5、总结 留意:只有按CON单元的 STEP按键一次,产生一个T3 的下降沿, ALU才将标志位FC、第 1 页,共 26 页FZ、 FS、I 写入标志寄存器PSW中,才能在ALU单元的 FZ、FC、FS、I 指示灯上看到结果;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 假如试验仪、 PC 联机操作,就可通过软件中的数据通路图来观测试验结果,方法是:打开软件,在星研软件的工具条中挑选“ 运算器试验” ,打开运算器试验的数据通路图;进行上面的手动操作,点击工具条上单节拍或单周期命令图标,数据通路图会反映当前运算器所做的操作;三、试验结果及分析运算结果表名师归纳总结 运
6、算类型A B S3 S2 S1 S0 CN_I 结果第 2 页,共 26 页规律运算ALU=( 58) FC=(0 )FZ=(0 ) FS=0 58 AB 0000 0 58 AB 0000 1 ALU=( AB) FC=(0 )FZ=( 0 ) FS=0 58 AB 0001 X ALU=( FB) FC=( 0 )FZ=(0 ) FS=0 0010 X ALU=(08 ) FC=( 0 )FZ=(0 ) FS=0 移位运算0011 X ALU=(F3 ) FC=( 0 )FZ=(0 ) FS=0 0100 X ALU=( A7 ) FC=(0 )FZ=(0 ) FS= 00101 0 AL
7、U=( 0B ) FC=(0 )FZ=( 0 ) FS= 00101 1 ALU=( 2C ) FC=(0 )FZ=( 0 ) FS=0 0110 0 ALU=( 2C ) FC=( 0 )FZ=( 0 ) FS=0 0110FC=0 ALU=(2C ) FC=(0 )FZ=( 0 ) FS= 01 0110FC=1 ALU=(AC ) FC=( 0 )FZ=( 0 ) FS=0 算术运算0111 0 ALU=( B0 ) FC=( 1 )FZ=( 0 ) FS=0 0111FC=0 ALU=( B0 ) FC=(0)FZ=(0) FS=01 0111FC=1 ALU=( B1 ) FC=(
8、1 )FZ=(0) FS=00 1000 ALU=( 03 ) FC=(0)FZ=(0) FS=01000FC=0 ALU=( 03 ) FC=(0)FZ=(0) FS=01 1000FC=1 ALU=( 04 ) FC=(1 )FZ=(0) FS=00 1001 ALU=( AD ) FC=(0)FZ=(0) FS=01001FC=0 ALU=( AD ) FC=(0)FZ=(0) FS=01 1001FC=1 ALU=( AC ) FC=( 1 )FZ=(0) FS=0其它1010 0 ALU=( 59 ) FC=( 1 )FZ=(0) FS=01 ALU=( 58 ) FC=( 1 )F
9、Z=(0) FS=01011 X ALU=( 57 ) FC=(1 )FZ=(0) FS=01100 X FC=( 1 )1101 X EI=( 0 )- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 四、摸索题本试验系统中寄存器的写入在什么时刻进行?寄存器的写入在什么时刻进行?能否在一个机器周期内将、寄存器写入不同的数据?答:按住 STEP,CK 由高变低,寄存器 A 的黄色灯亮,说明挑选 A 寄存器;放开 STEP,CK 由低变高,产生上升沿,数据 55H 被写入 A 寄存器;按住 STEP,CK 由高变低, 寄存器 B 的黄色灯亮, 说明挑选 B 寄存器; 放开
10、 STEP ,CK 由低变高,产生上升沿,数据 33H 被写入 B 寄存器;不答应在一个机器周期内将、寄存器写入不同的数据;本试验系统中的求补功能与的求补指令功能是否相同?答:名师归纳总结 本试验系统中可对8 位位变量进行规律“ AND” 、“ OR”、“ XOR” 循环、求补、清零等第 3 页,共 26 页基本操作,仍可以进行加、减、乘、除等基本运算;而8086 处理器的规律运算是16 位;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 试验二 储备器试验1 、试验目的1、 把握简洁运算器的数据传送组成原理;2、 验证算术规律运算功能发生器74LS181的组合功能
11、;二、试验原理1、总线原理: 由于本系统内使用 8 根地址线, 8 根数据线, 所以使用 1 拍你 74LS255作为数据总线, 另一片 74LS244 作为地址总线, 总线把整个系统分为内部数据、地址总线和外部数据、地址总线,由于数据总线需要进行由内、外部数据交换,所以由 BUS 信号来掌握数据流向,当 BUS=1 时数据由内到外,当 BUS=0 时,数据由外到内;2 、由于本系统内使用 8 根地址线, 8 位数据线,所以 6264 的 A8A12 接地,其实际容量为 256,6264 的数据、地址总线已经接在总线单元的外部总线上;储备器有 3 个掌握信号:地址总线设置储备地址,RM=0 时
12、,把储备器中的数据读出到总线上;当 WM=0,并且 EMCK 有一个上升沿,把外部总线上的数据写到储备器中;名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7-6-1 储备器试验原理图试验所用的半导体静态储备器电路原理如图 7-6-1 所示,该静态储备器由一片61162Kx8 构成,其数据线 D7D0 以 8 芯扁平线方式和数据总线 D7D0 相连接,地址线由地址锁存器 74LS273 给出,该锁存器的输入 / 输出通过 8 芯扁平线分别连至数据总线接口和储备器地址接口;地址显示单元显示 AD7AD0 的内容;数据开关经一三
13、态门74LS245 以 8 芯扁平线方式连至数据总线接口,分时给出地址和数据;6116 有 3 根控制线: CS(片选线)、 OE (读线)、 WR (写线);当片选有效 CS=0 时, OE=0 时进行读操作, WR=0 时进行写操作; 本试验中将 OE 引脚接地, 在此情形下, 当 CS=0 、WR=1时进行读操作,CS=0 、WR=0 时进行写操作,其写时间与 T3 脉冲宽度一样;试验时 T3脉冲由【单步】 命令键产生, 其它电平掌握信号由二进制开关模拟,其中 CE、SW-B 、LDAR为高电平有效,而WE 为读 / 写W/R 掌握信号,当WE=0时进行读操作,当WE=1时进行写操作;名
14、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 7-6-2 试验连线示意图按图 7-6-2 所示,连接试验电路: 总线接口连接: 用 8 芯扁平线连接图 7-6-2 中全部标明 “ ”或“ ”或 “ ”图案的总线接口; 掌握线与时钟信号“ ”连接:用双头试验导线连接图 7-6-2 中全部标明 “ ”或“ ”图案的插孔(注:Dais-CMH 的时钟信号已作内部连接);在闪动的 “ P.” 状态下按动【增址】命令键,使 LED 显示器自左向右第 4 位显示提示符“ L” ,表示本装置已进入手动单元试验状态;(如当前处 一 内部总线
15、数据写入储备器“ L” 状态,本操作可略);给储备器的 00 、01 、02 、03 、04 地址单元中分别写入数据 11 、12 、13 、14 、 15 ,详细操作步骤如下(以向 00 地址单元写入数据 11 为例):注:【单步】 键的功能是启动时序电路产生T1T4 四拍单周期脉冲 二 读储备器的数据到总线上依次读出第 00 、01 、 02 、03 、04 号单元中的内容,观看上述各单元中的内容是否与前面写入的一样;详细操作步骤如下(以从 00 地址单元读出数据 11 为例):注 :【单步】键的功能是启动时序电路产生T1T4 四拍单周期脉冲三、试验结果及分析名师归纳总结 - - - -
16、- - -第 6 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验所得结果与理论分析结果基本一样;四、摸索题1本试验系统中所使用的储备芯片的容量有多大?系统中实际可拜访的空间是多大?答:储备器 6116 芯片容量 2K*8 位;实际可访存空间:2K;本试验系统中储备器的读写掌握信号如何得到的?它们各悠闲什么时候有效?答:在 CS=0 下, OE=0 时进行读操作,WR=0 时进行写操作;OE 引脚接地下,当 CS=0、 WR=1 时进行读操作,CS=0、WR=0 时进行写操作,其写时间与 T3 脉冲宽度一样;试验时 T3 脉冲由【单步】命令键产生,其它电平掌握信号由二进制
17、开关模拟,其中 CE、SW-B、LDAR 为高电平有效,而 WE 为读 /写W/R 掌握信号,当 WE=0 时进行读操作,当WE=1 时进行写操作;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验三 系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口试验一、试验目的1、 懂得总线的概念及其特性;2、 把握掌握总线的功能和应用;二、试验内容由于储备器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上,所以需要外部总线供应数据信 号、地址信号以及掌握信号;在该试验平台中,外部总线分为数据总线、地址总线和控制总线,分别为外设供应上述信号;外部总线和
18、现了内外总线的分别和对于数据流向的掌握; CPU 内总线之间通过三态门连接,同时实 地址总线可以为外部设备供应地址信号和片选信号;由地址总线的高位进行译码,系统的 I/O 地址译码原理如图 4-1(在地址总线单元);由于使用 A6、 A7 进行译码, I/O 地址空间被分为四个区,如表 4-1 所示为 了实现 对 于 ME M 和 外设的 读写操 作,仍 需要一 个读写 掌握逻 辑,使 得 CP U 能控 制 ME M 和 I/O 设备的读写, 试验中的读写掌握规律如图 4-2 所示,由于 T3 的参加,可以保证写脉宽与 T3 一致, T3 由时序单元的 TS3 给出(时序单元的介绍见附录 2
19、); IOM 用来挑选是对 I/O 设备仍是对 MEM 进行读写操作,IOM=1 时对 I/O 设备进行读写操作,IOM=0 时对 MEM 进行读写操作; RD=1 时为读, WR=1 时为写;1读写掌握规律 设计试验;(1)依据图 4-4 试验 接线图进 行连线;名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 26 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一将时序与操作台单元的开关 KK1 、 KK3 置为 运行 档,开关 KK2 置为 单拍 档,按动 CON 单元的总清按钮 CLR ,并执行下述操作; 对 MEM 进行读操作( WR=0 ,RD=1,IOM=0 ),此
20、时 E0 灭,表示储备器读功能信号 有效; 对 MEM 进行写操作( WR=1 ,RD=0,IOM=0 ),连续按动开关 ST,观看扩展单元数据 指示灯,指示灯显示为 T3 时刻时, E1 灭,表示储备器写功能信号有效; 对 I/O 进行读操作( WR=0 ,RD=1 ,IOM=1 ),此时 E2 灭,表示 I/O 读功能信号有 效; 对 I/O 进行写操作( WR=1 ,RD=0 ,IOM=1 ),连续按动开关 ST,观看扩展单元数 据指 示灯,指示灯显示为 T3 时刻时, E3 灭,表示 I/O 写功能信号有效; 2基本输入输出 功能的总线接口试验;3、试验结果:(1)依据挂在总线上的几个
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- 2022 合肥 工业 大学计算机 组成 原理 实验 报告
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