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组成原理实验模板
四川师范大学
实验报告册
院系名称:
计算机科学学院
课程名称:
计算机组成原理
实验学期:
2012年至2013年第2学期
专业班级:
2011级1班计算机科学与技术
姓名:
2011110129
学号:
罗米
指导教师:
张莹
实验最终成绩:
实验报告须知
1.学生填写实验报告应按规范填写,填写格式见由任课老师给出的实验报告样本;
2.学生应填写的内容包括:
封面相关栏目、第一页中‘本学期(年)开设实验课程情况一览表’中的实验名称、学时数;每次报告中的实验性质、同组人姓名、实验日期、以及实验报告中的一至五项;
3.教师填写内容为:
实验评价、每次报告成绩、第一页中‘本学期(年)开设实验课程情况一览表’中成绩、及封面的实验最终成绩;
4.学生实验结束后,教师应对学生实验结果进行核实,学生方可离开实验室。
5、实验成绩等级分为(90-100分)优,(80-89分)良,(70-79分)中,(60-69分)及格,(59分)不及格。
6.本实验册应妥善保管,本课程实验结束后应交回实验室。
实验报告
(一)
实验名称
基本运算器实验
同组人姓名
实验性质
□基本操作●验证性
□综合性□设计性
实验日期
2013年5月
实验成绩
教师评价:
实验预习□实验操作□实验结果□实验报告□其它□
教师签名:
一、实验目的
(1)了解运算器的组成结构
(2)掌握运算器的工作原理
2、实验内容
1、 两16位操作数的算术运算及进位影响
2、两16位操作数的逻辑运算及进位影响
3、不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果
三、实验流程、操作步骤或核心代码、算法片段
(1)按图1-1-5连接实验电路,并检查无误。
图中将用户需要连接的信号用圆圈标明
(2)将时序与操作台单元的开关KK2置为‘单拍’档,开关KK1、KK3置为‘运行’档。
(3)打开电源开关,如果听到有‘嘀’报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。
然后按动CON单元的CLR按钮,将运算器的A、B和FC、FZ清零。
(4)用输入开关向暂存器A置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20数据开关,形成二进制数01100101(或其它数值),数据显
示亮为‘1’,灭为‘0’。
②置LDA=1,LDB=0,连续按动时序单元的ST按钮,产生一个T4上沿,则将二进制数
01100101置入暂存器A中,暂存器A的值通过ALU单元的A7…A0八位LED灯显示。
(5)用输入开关向暂存器B置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20数据开关,形成二进制数10100111(或其它数值)。
②置LDA=0,LDB=1,连续按动时序单元的ST按钮,产生一个T4上沿,则将二进制数
10100111
置入暂存器B中,暂存器B的值通过ALU单元的B7…B0八位LED灯显示。
(6)改变运算器的功能设置,观察运算器的输出。
置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0,然后按表1-1-1
置S3、S2、S1、S0和Cn的数值,并观察数据总线LED显示灯显示的结果。
如置S3、S2、S1、S0为0010,运算器作逻辑与运算,置S3、S2、S1、S0为1001,运算器作加法运算。
实验结果表格如下:
运算类型 A B S3S2S1S0 CN 结果
65 A7 0 0 0 0 X F=(65)FC=(0)FZ=(0)
65 A7 0 0 0 1 X F=(A7)FC=(0)FZ=(0)
逻辑运算 0 0 1 0 X F=(25)FC=(0)FZ=(0)
0 0 1 1 X F=(E7)FC=(0)FZ=(0)
0 1 0 0 X F=(9A)FC=(0)FZ=(0)
0 1 0 1 X F=(CA)FC=(0)FZ=(0)
0 1 1 0 0 F=(32)FC=(0)FZ=(0)
移位运算 1 F=(B2)FC=
(1)FZ=(0)
0 1 1 1 0 F=(CA)FC=(0)FZ=(0)
1 F=(CA)FC=(0)FZ=(0)
1 0 0 0 X F=(65)FC=(0)FZ=(0)
1 0 0 1 X F=(0C)FC=
(1)FZ=(0)
1 0 1 0(FC=0)X F=(0D)FC=
(1)FZ=(0)
算术运算 1 0 1 0(FC=1)X F=(0D)FC=
(1)FZ=(0)
1 0 1 1 X F=(BE)FC=
(1)FZ=(0)
1 1 0 0 X F=(64)FC=(0)FZ=(0)
1 1 0 1 X F=(66)FC=(0)FZ=(0)
四、实验设备
PC机一台,TD-CMA实验系统一套
实验报告
(二)
实验名称
静态随机存储器实验
同组人姓名
实验性质
□基本操作●验证性
□综合性□设计性
实验日期
2013年5月
实验成绩
教师评价:
实验预习□实验操作□实验结果□实验报告□其它□
教师签名:
一、实验目的
掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。
二、实验内容
三、实验流程、操作步骤或核心代码、算法片段
(1)关闭实验系统电源,按图2-1-4连接实验电路,并检查无误,图中将用户需要连接的信
号用圆圈标明。
(2)将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档、开关KK2置为‘单步’档(时序
单元的介绍见附录二)。
(3)将CON单元的IOR开关置为1(使IN单元无输出),打开电源开关,如果听到有‘嘀’
报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。
(4)给存储器的00H、01H、02H、03H、04H地址单元中分别写入数据11H、12H、13H、
14H、15H。
具体操作步骤为:
先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0),数据开关输出地址(IOR=0),然后打开地址寄存器门控信号(LDAR=1),按动ST产生T3脉冲,即将地址打入到AR中。
再写数据,具体操作步骤为:
先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0)和地址寄存器门控信号(LDAR=0),数据开关输出要写入的数据,打开输入三态门(IOR=0),然后使存储器处于写状态(WR=1,RD=0,IOM=0),按动ST产生T3脉冲,即将数据打入到存储器中。
写存储器的流程如图2-1-5所示(以向00地址单元写入11H为例)
(5)依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与前
面写入的一致。
同写操作类似,也要先给出地址,然后进行读,地址的给出和前面一样,而在进行读操作时,应先关闭IN单元的输出(IOR=1),然后使存储器处于读状态(WR=0,RD=1,IOM=0),此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容。
读存储器的流程如图2-1-6所示(以从00地址单元读出11H为例):
四、实验设备
PC机一台,TD-CMA实验系统一套
实验报告(三)
实验名称
微程序控制器实验
同组人姓名
实验性质
□基本操作●验证性
□综合性□设计性
实验日期
2013年5月
实验成绩
教师评价:
实验预习□实验操作□实验结果□实验报告□其它□
教师签名:
一、实验目的
(1)掌握微程序控制器的组成原理
(2)掌握微程序控制器的编制、写入,观察微程序的运行过程
二、实验内容
三、实验流程、操作步骤或核心代码、算法片段
1.按图3-2-10所示连接实验线路,仔细查线无误后接通电源。
如果有‘滴’报警声,说明
总线有竞争现象,应关闭电源,检查接线,直到错误排除。
2.对微控器进行读写操作,采用联机读写的方式
(1)将微程序写入文件
联机软件提供了微程序下载功能,以代替手动读写微控器,但微程序得以指定的格式写入
到以TXT为后缀的文件中,微程序的格式如下:
微指令格式说明:
微指令代码
十六进制地址
微指令标志
$MXXXXXXXX
如$M1F112233,表示微指令的地址为1FH,微指令值为11H(高)、22H(中)、33H(低),
本次实验的微程序如下,其中分号‘;’为注释符,分号后面的内容在下载时将被忽略掉。
(2)写入微程序
用联机软件的“【转储】—【装载】”功能将该格式(*.TXT)文件装载入实验系统。
装入过
程中,在软件的输出区的‘结果’栏会显示装载信息,如当前正在装载的是机器指令还是微指令,还剩多少条指令等。
(3)校验微程序
选择联机软件的“【转储】—【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令,
并在指令区显示。
检查微控器相应地址单元的数据是否和表3-2-2中的十六进制数据相同,如果不同,则说明写入操作失败,应重新写入,可以通过联机软件单独修改某个单元的微指令,先用鼠标左键单击指令区的‘微存’TAB按钮,然后再单击需修改单元的数据,此时该单元变为编辑框,输入6位数据并回车,编辑框消失,并以红色显示写入的数据。
$M00000001;NOP
$M01007070;CON(INS)->IR,P<1>
$M04002405;R0->B
$M0504B201;A加B->R0
$M30001404;R0->A
$M32183001;IN->R0
$M33280401;R0->OUT
$M35000035;NOP
3.运行微程序,采用联机运行的方式
联机运行时,进入软件界面,在菜单上选择【实验】-【微控器实验】,打开本实验的数据
通路图,也可以通过工具栏上的下拉框打开数据通路图,数据通路图如图3-2-8所示。
将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为‘运行’档,按动CON单元的总清开关后,
按动软件中单节拍按钮,当后续微地址(通路图中的MAR)为000001时,置CON单元
SD27…SD20,产生相应的机器指令,该指令将会在下个T3被打入指令寄存器(IR),在后面的节拍中将执行这条机器指令。
仔细观察每条机器指令的执行过程,体会后续微地址被强置转换的过程,这是计算机识别和执行指令的根基。
也可以打开微程序流程图,跟踪显示每条机器指令的执行过程。
按本机运行的顺序给出数据和指令,观查最后的运算结果是否正确。
四、实验设备
PC机一台,TD-CMA实验系统一套
实验报告(四)
实验名称
CPU与简单模型机设计实验
同组人姓名
实验性质
□基本操作●验证性
□综合性□设计性
实验日期
2013年5月
实验成绩
教师评价:
实验预习□实验操作□实验结果□实验报告□其它□
教师签名:
一、实验目的
(1)掌握一个简单CPU的组成原理。
(2)在掌握部件单元电路的基础上,进一步将其构造一台基本模型计算机。
(3)为其定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试掌握整机概念。
二、实验内容
三、实验流程、操作步骤或核心代码、算法片段
1.按图5-1-5连接实验线路。
2.写入实验程序,并进行校验,采用联机写入的方式
3联机写入和校验
联机软件提供了微程序和机器程序下载功能,以代替手动读写微程序和机器程序,但是微
程序和机器程序得以指定的格式写入到以TXT为后缀的文件中,微程序和机器程序的格式如下:
机器指令格式说明:
$P
机器指令代码
十六进制地址
机器指令标志
微指令格式说明:
微指令代码
十六进制地址
微指令标志
XXXX$MXXXXXXXX
本次实验程序如下,程序中分号‘;’为注释符,分号后面的内容在下载时将被忽略掉:
$P0020;START:
INR0从IN单元读入数据送R0
$P0100;ADDR0,R0R0和自身相加,结果送R0
$P0230;OUTR0R0的值送OUT单元显示
$P03E0;JMPSTART跳转至00H地址
$P0400;
$P0550;HLT停机
$M00000001;NOP
$M01006D43;PC->AR,PC加1
$M03107070;MEM->IR,P<1>
$M04002405;R0->B
$M0504B201;A加B->R0
$M1D105141;MEM->PC
$M30001404;R0->A
$M32183001;IN->R0
$M33280401;R0->OUT
$M35000035;NOP
$M3C006D5D;PC->AR,PC加1
选择联机软件的“【转储】—【装载】”功能,在打开文件对话框中选择上面所保存的文件,
软件自动将机器程序和微程序写入指定单元。
选择联机软件的“【转储】—【刷新指令区】”可以读出下位机所有的机器指令和微指令,
并在指令区显示,对照文件检查微程序和机器程序是否正确,如果不正确,则说明写入操作失
败,应重新写入,可以通过联机软件单独修改某个单元的指令,以修改微指令为例,先用鼠标
左键单击指令区的‘微存’TAB按钮,然后再单击需修改单元的数据,此时该单元变为编辑框,
输入6位数据并回车,编辑框消失,并以红色显示写入的数据。
3.运行程序,采用联机运行的方式
将时序与操作台单元的开关KK1和KK3置为‘运行’档,进入软件界面,选择菜单命令
“【实验】—【简单模型机】”,打开简单模型机数据通路图。
按动CON单元的总清按钮CLR,然后通过软件运行程序,选择相应的功能命令,即可联机
运行、监控、调试程序,当模型机执行完JMP指令后,检查OUT单元显示的数是否为IN单元
值的2倍。
在数据通路图和微程序流中观测指令的执行过程,并观测软件中地址总线、数据总
线以及微指令显示和下位机是否一致。
四、实验设备
PC机一台,TD-CMA实验系统一套
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