计算机组成原理第五版实验报告Word文件下载.docx
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数据总线DBUS有4个信号来源:
运算器、存储器、数据开关和中断地址存放器,在每一时刻只允许其中一个信号源送数据总线。
实验设备\软件\平台等
序列号
名称
数量
备注
1
TEC-8实验系统
1
台
2
双踪示波器
3
直流万用表
块
4
逻辑测试笔
支
在实验箱上方
实验内容与实验记录〔拓扑图\配置图\流程图\线路图\效果图\代码(段)\运行结果\实验步骤等〕
实验步骤
1.实验准备
将控制器转换开关拨到微程序位置,将编程开关设置为正常位置,将开关DP拨到向上位置。
翻开电源。
2.用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3
⑴将逻辑测试笔的一端插入TEC-8实验台上的“逻辑测试笔〞上面的插孔中,另一端插入“T1〞上方的插孔中。
⑵按复位按钮CLR,使时序信号发生器复位。
⑶按一次逻辑测试笔框内的Reset按钮,使逻辑测试笔上的脉冲计数器复位,2个黄灯D1、D0均灭。
⑷按一次启动按钮QD,这时指示灯D1、D0的状态应为01B,指示产生了一个T1脉冲;
如果再按一次QD按钮,那么指示灯D1、D0的状态应当为10B,表示又产生了一个T1脉冲;
继续按QD按钮,可以看到在单周期运行方式下,每按一次QD按钮,就产生一个T1脉冲。
⑸用同样的方法测试T2、T3。
3.进行加、减、与、或实验
⑴设置加、减、与、或实验模式
按复位按钮CLR,使TEC-8实验系统复位。
指示灯μA5~μA0显示00H。
将操作模式开关设置为SWC=1、SWB=0、SWA=1,准备进入加、减、与、或实验。
按一次QD按钮,产生一组节拍脉冲信号T1、T2、T3,进入加、减、与、或实验。
⑵设置数A
指示灯μA5~μA0显示0BH。
在数据开关SD7~SD0上设置数A。
在数据总线DBUS指示灯D7~D0上可以看到数据设置的正确不正确,发现错误需及时改正。
设置数据正确后,按一次QD按钮,将SD7~SD0上的数据写入R0,进入下一步。
⑶设置数B
指示灯μA5~μA0显示15H。
这时R0已经写入,在指示灯B7~B0上可以观察到R0的值。
在数据开关SD7~SD0上设置数B。
设置数据正确后,按一次QD按钮,将SD7~SD0上的数据写入R1,进入下一步。
⑷进行加法运算
指示灯μA5~μA0显示16H。
指示灯A7~A0显示被加数A(R0),指示灯B7~B0显示加数B(R1),D7~D0指示灯显示运算结果A+B。
按一次QD按钮,进入下一步。
⑸进行减法运算
指示灯μA5~μA0显示17H。
这时指示灯C(红色)显示加法运算得到的进位C,指示灯Z(绿色)显示加法运算得到的结果为0信号。
指示灯A7~A0显示被减数A(R0),指示灯B7~B0显示减数B(R1),指示灯D7~D0显示运算结果A-B。
⑹进行与运算
指示灯μA5~μA0显示18H。
这时指示灯C(红色)显示减法运算得到的进位C,指示灯Z(绿色)显示减法运算得到的结果为0信号。
指示灯A7~A0显示数A(R0),指示灯B7~B0显示数B(R1),指示灯D7~D0显示运算结果AandB。
⑺进行或运算
指示灯μA5~μA0显示19H。
这时指示灯Z(绿色)显示与运算得到的结果为0信号。
指示灯C保持不变。
指示灯A7~A0显示数A(R0),指示灯B7~B0显示数B(R1),指示灯D7~D0显示运算结果AorB。
⑻结束运算
指示灯μA5~μA0显示00H。
这时指示灯Z(绿色)显示或运算得到的结果为0信号。
按照上述步骤,对要求的7组数据进行运算。
实验结果
实验数据
数A
数B
加
减
与
或
数据结果
C
Z
0F0H
10H
0H
E0H
F0H
03H
05H
08H
FEH
01H
07H
1.2独立方式
上图标识出了本实验所用的运算器数据通路图。
参与运算的数据首先通过试验台操作板上的8个二进制数据开关SD7-SD0来设置,然后输入到双端口通用存放器堆RF中。
双端口存放器堆RF由1个ALTERAEPM7064实现,功能相当于4个八位通用存放器,用于保存参与运算的数据,运算后的结果也要送到双端口通用存放器堆RF中保存。
双端口存放器堆模块RF的控制信号中RD1、RD0用于选择送ALU的A端口(左端口)的通用存放器。
RS1、RS0用于选择送ALU的B端口(右端口)的通用存放器。
按图所示,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经由印制电路板连接好,故接线任务仅仅是完成数据开关、控制信号模拟开关、与运算模块的外部连线。
特别注意:
为了建立清楚的整机概念,培养严谨的科研能力,手工连线是绝对有必要的。
2.用开关K15-K0向通用存放器堆RF内的R3-R0存放器置数据。
然后读出R3-R0的数据,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。
注意:
进位信号C是运算器ALU最高进Cn+4的反,既有进位为1,无进位为0。
选择方式
M=1逻辑运算
M=0算术运算
S3
S2
S1
S0
逻辑运算
CN=1【有进位】
0
F=/A
F=A
1
F=/(A+B)
F=(A+B)
F=(/A)B
F=A+/B
F=0
F=-1(补码形式)
F=/(AB)
F=A加A(/B)
F=/B
F=(A+B)加A/B
F=A减B减1
F=A/B
F=(AB/)减1
F=/A+B
F=A加AB
F=A加B
F=B
F=(A+/B)加AB
F=AB
F=AB减1
F=1
F=A加A
F=(A+B)加A
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=A减1
4.具体实验步骤:
将“控制转换〞开关拨到最中间位置既“独立〞灯亮。
第一步:
测试存放器写入和读出;
【操作模式:
1100】
接线表和置开关如下表:
名称
电平控制数据开关
K6
K5
K4
K3
K2
K1
K0
功能
信号名称
RD1
RD0
DRW
SBUS
RS1
RS0
MBUS
置R0
操作模式
置R1
写REG操作模式:
1100
置R2
置R3
备注:
写存放器完成后可以直接在写存放器操作模式下,通过K6、K5拨动开关查看写入存放器中的数据,对应的数据灯:
A7~A0。
通过K2、K1拨动开关也可以查看写入存放器中的数据,对应的数据灯B7~B0。
第二步:
运算器实验【操作模式:
1101】
K15
K14
K13
K12
K11
K10
K9
K8
序号
M
S0
S1
S2
S3
CIN
ABUS
LDC
运算器组成操作系统:
1101
送两个数到REG,K5K6,K1K2分别选择加与被加
K7
LDZ
备注:
运算器实验答案只提供了加法运算的控制信号,其他运算功能请参考上页中ALU表的运算逻辑功能即可。
和微操作系统得出的结果一致。
实验结果分析及结论、心得
分别运用微程序方式和独立方式对双端口通用存放器进行读写操作,并且进行了简单的逻辑运算和算术运算。
微程序较独立简单,独立方式较为清晰的表现了数据的痕迹,通过接线的方式清楚看到每个微程序的动作。
实验报告2
双端口存储器实验
⑴了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法;
⑵了解半导体存储器怎样存储和读取数据;
⑶了解双端口存储器怎样并行读写;
⑷熟悉TEC-8模型计算机中存储器局部的数据通路。
2.1微程序操作
双端口存储器实验电路图
双端口RAM电路由1片IDT7132及少许附加电路组成,存放程序和数据。
IDT7132有2个端口,一个称为左端口,一个称为右端口。
2个端口各有独立的存储器地址线、数据线和3个读、写控制信号:
CE#、R/W#和OE#,可以同时对器件内部的同一存储体同时进行读、写。
IDT7132容量为2048字节,TEC-8实验系统只使用64字节。
在TEC-8实验系统中,左端口配置成读、写端口,用于程序的初始装入操作,从存储器中取数到数据总线DBUS,将数据总线DBUS上的数写入存储器。
当信号MEMW为1时,在T2为1时,将数据总线DBUS上的数D7~D0写入AR7~AR0指定的存储单元;
当MBUS信号为1时,AR7~AR0指定的存储单元的数送数据总线DBUS。
右端口设置成只读方式,从PC7~PC0指定的存储单元读出指令INS7~INS0,送往指令存放器IR。
程序计数器PC由2片GAL22V10(U53和U54)组成。
向双端口RAM的右端口提供存储器地址。
当复位信号CLR#为0时,程序计数器复位,PC7~PC0为00H。
当信号LPC为1时,在T3的上升沿,将数据总线DBUS上的数D7~D0写入PC。
当信号PCINC为1时,在T3的上升沿,完成PC加1。
当PCADD信号为1时,PC和IR中的转移偏量(IR3~IR0)相加,在T3的上升沿,将相加得到的和写入PC程序计数器。
地址存放器AR由1片GAL22V10(U58)组成,向双端口RAM的左端口提供存储器地址AR7~AR0。
当复位信号CLR#为0时,地址存放器复位,AR7~AR0为00H。
当信号LAR为1时,在T3的上升沿,将数据总线DBUS上的数D7~D0写入AR。
当信号ARINC为1时,在T3的上升沿,完成AR加1。
指令存放器IR是1片74LS273(U47),用于保存指令。
当信号LIR为1时,在T3的上升沿,将从双端口RAM右端口读出的指令INS7~INS0写入指令存放器IR。
序列号
名称
数量
备注
实验系统
1台
2
双踪示波器
3
直流万用表
1块
4
逻辑测试笔
1支
在试验箱上方
将控制器转换开关拨到微程序位置,将编程开关设置为正常位置。
2.进行存储器读、写实验
⑴设置存储器读、写实验模式
按复位按钮CLR,使TEC-8实验系统复位。
将操作模式开关设置为SWC=1、SWB=1、SWA=0,准备进入双端口存储器实验。
按一次QD按钮,进入存储器读、写实验。
⑵设置存储器地址
指示灯μA5~μA0显示0DH。
在数据开关SD7~SD0上设置地址10H。
在数据总线DBUS指示灯D7~D0上可以看到地址设置的正确不正确,发现错误需及时改正。
设置地址正确后,按一次QD按钮,将SD7~SD0上的地址写入地址存放器AR(左端口存储器地址)和程序计数器PC(右端口存储器地址),进入下一步。
⑶写入第1个数
指示灯μA5~μA0显示1AH。
指示灯AR7~AR0(左端口地址)显示10H,指示灯PC7~PC0(右端口地址)显示10H。
在数据开关SD7~SD0上设置写入存储器的第1个数85H。
按一次QD按钮,将数85H通过左端口写入由AR7~AR0指定的存储器单元10H。
⑷写入第2个数
指示灯μA5~μA0显示1BH。
指示灯AR7~AR0(左端口地址)显示11H,指示灯PC7~PC0(右端口地址)显示10H。
观测指示灯INS7~INS0的值,它是通过右端口读出的由右地址PC7~PC0指定的存储器单元10H的值。
比拟和通过左端口写入的数是否相同。
在数据开关SD7~SD0上设置写入存储器的第2个数60H。
按一次QD按钮,将第2个数通过左端口写入由AR7~AR0指定的存储器单元11H。
⑸写入第3个数
指示灯μA5~μA0显示1CH。
指示灯AR7~AR0(左端口地址)显示12H,指示灯PC7~PC0(右端口地址)显示11H。
观测指示灯INS7~INS0的值,它是通过右端口读出的由右地址PC7~PC0指定的存储器单元11H的值。
在数据开关SD7~SD0上设置写入存储器的第3个数38H。
按一次QD按钮,将第3个数通过左端口写入由AR7~AR0指定的存储器单元12H。
⑹重新设置存储器地址
指示灯μA5~μA0显示1DH。
指示灯AR7~AR0(左端口地址)显示13H,指示灯PC7~PC0(右端口地址)显示12H。
观测指示灯INS7~INS0的值,它是通过右端口读出的由右地址PC7~PC0指定的存储器单元12H的值。
在数据开关SD7~SD0重新设置存储器地址10H。
按一次QD按钮,将SD7~SD0上的地址写入地址存放器AR(左端口存储器地址)和程序计数器PC(右端口存储器地址),进入下一步。
⑺左、右两2个端口同时显示同一个存储器单元的内容。
指示灯μA5~μA0显示1FH。
观测指示灯D7~D0的值,它是从左端口读出的由AR7~AR0指定的存储器单元10H的值。
按一次QD按钮,地址存放器AR加1,程序计数器PC加1,在指示灯D7~D0和指示灯INS7~INS0上观测存储器的内容。
继续按QD按钮,直到存储器地址AR7~AR0为12H为止。
实验结果:
左端口存储器地址
通过左端口写入的数据
第一次从右端口读出的数
同时读出时的读出结果
右端口存储器地址
读出的数
85H
11H
60H
12H
38H
13H
2.2独立方式
首先将“控制转换〞开关拨到最中间位置既“独立〞灯亮。
双端口存储器实验;
1110】
ARINC
LAR
MEMW
PCINC
LPC
1110
5
6
7
8
SD
实验现象
备注
连线对应位置
10
置AR,PC/AR=PC=10
85
写第一个数85/AR=11,PC=10,INS=IR=85
60
写第二个数60/AR=12,PC=10,INS=IR=60
38
写第三个数38/AR=13,PC=10,INS=IR=38
重置AR,PC/AR=PC=10
AR=PC=10,INS=85
AR=PC=11,INS=60
AR=PC=12,INS=38
这次实验了解了双端口式的存储器,也是通过微程序操作和独立操作两种方式。
1.独立方式中可以看到,将数据输入要先翻开SBUS,DBUS,MBUS这样的开关,这些不同的开关组合起来就可以控制开关存储器。
2.了解了双端口的根本原理。
实验报告3
数据通路实验
⑴进一步熟悉TEC-8模型计算机的数据通路的结构;
⑵进一步掌握数据通路中各个控制信号的作用和用法;
⑶掌握数据通路中数据流动的路径。
数据通路实验电路图如下图。
它由运算器局部、双端口存储器局部加上数据开关SD7~SD0连接在一起构成。
数据通路实验电路图
数据通路中各个局部的作用和工作原理在2.1节和2.2节已经做过详细说明,不再重述。
这里主要说明TEC-8模型计算机的数据流动路径和方式。
在进行数据运算操作时,由RD1、RD0选中的存放器通过4选1选择器A送往ALU的A端口,由RS1、RS0选中的存放器通过4选1选择器B送往ALU的B端口;
信号M、S3、S2、S1和S0决定ALU的运算类型,ALU对A端口和B端口的两个数连同CIN的值进行算术逻辑运算,得到的数据运算结果在信号ABUS为1时送往数据总线DBUS;
在T3的上升沿,数据总线DBUS上的数据结果写入由RD1、RD0选中的存放器。
在存放器之间进行数据传送操作时,由RS1、RS0选中的存放器通过4选1选择器B送往ALU的B端口;
ALU将B端口的数在信号ABUS为1时送往数据总线DBUS;
在T3的上升沿将数据总线上的数写入由RD1、RD0选中的存放器。
ALU进行数据传送操作由一组特定的M、S3、S2、S1、S0、CIN
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- 计算机 组成 原理 第五 实验 报告