計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

目錄

目錄....................................................I

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹..........................................-1-

第一部分基本單元實(shí)驗(yàn)...............................-2-

1.1算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)................................-2-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..........................................................-2-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容...........................................................-2-

三、實(shí)驗(yàn)儀器...........................................................-2-

四、實(shí)驗(yàn)原理...........................................................-2-

五、實(shí)驗(yàn)步驟...........................................................-3-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告...........................................................-5-

七、實(shí)驗(yàn)思考題.........................................................-5-

1.2進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)....................................-6-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..........................................................-6-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容...........................................................-6-

三、實(shí)驗(yàn)儀器...........................................................-6-

四、實(shí)驗(yàn)原理...........................................................-7-

五、實(shí)驗(yàn)步驟...........................................................-7-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告...........................................................-9-

七、實(shí)驗(yàn)思考題.........................................................-9-

1.3移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)......................................-9-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..........................................................-9-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-10-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-10-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-10-

五、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-10-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-11-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-11-

1.4存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn).......................................-11-

?、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-11-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-12-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-12-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-12-

五、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-13-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-14-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-14-

1.5總線控制實(shí)驗(yàn).....................................-15-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-15-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-15-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-15-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-15-

五、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-15-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-16-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-16-

1.6時(shí)序?qū)嶒?yàn).......................................-17-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-17-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-17-

三、預(yù)備知識(shí)..........................................................-17-

四、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-17-

五、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-17-

六、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-18-

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-19-

八、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-19-

1.7微程序控制器的組成與微程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)...............-20-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-20-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-20-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-20-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-20-

五、實(shí)驗(yàn)步驟...........................................................-21-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-25-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-25-

第二部分綜合實(shí)驗(yàn)...............................-26-

2.1基本模型機(jī)實(shí)驗(yàn)..................................-26-

?、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-26-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-26-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-26-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-26-

五、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-30-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-33-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-33-

2.2移位運(yùn)算模型機(jī)實(shí)驗(yàn)..............................-34-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-34-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-34-

三、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-34-

四、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-34-

五、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-35-

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-39-

七、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-39-

2.3復(fù)雜模型機(jī)實(shí)驗(yàn)...................................-40-

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.........................................................-40-

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容..........................................................-40-

三、預(yù)備知識(shí).........................................................-40-

四、實(shí)驗(yàn)儀器..........................................................-42-

五、實(shí)驗(yàn)原理..........................................................-42-

六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)......................................................-43-

七、實(shí)驗(yàn)步驟..........................................................-43-

八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告..........................................................-48-

九、實(shí)驗(yàn)思考題........................................................-48-

附錄1實(shí)驗(yàn)用芯片介紹................................-49-

附錄2聯(lián)機(jī)軟件操作說(shuō)明..............................-57-

附錄3模塊布局圖....................................-62-

附錄4參考文獻(xiàn)......................................-63-

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹

眾友計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供手動(dòng)、PC聯(lián)機(jī)兩種操作方式，靈活方便。它通過(guò)RS-232

通訊接口與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)使用。具有基于WIN98、WIN2000等操作系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)軟件，界面友好,

可完成對(duì)程序的編輯、下載、讀出和保存，并可實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，檢測(cè)實(shí)驗(yàn)連

線的正確性，具有單步微程序、單步程序和連續(xù)運(yùn)行等多種調(diào)試界面，生動(dòng)直觀的數(shù)據(jù)流向

及數(shù)據(jù)、地址、控制總線的各種信息，動(dòng)態(tài)的追蹤模型機(jī)的運(yùn)行軌跡，使學(xué)生更易理解計(jì)算

機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式。百分百展現(xiàn)模型機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，使其“組成原理”一目了然。采用撥碼

開(kāi)關(guān)連接方式，簡(jiǎn)化了連線也極大的提高了實(shí)驗(yàn)的效率和接線成功率，使學(xué)生把注意力集中

在硬軟件和調(diào)試過(guò)程中。

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有8路軟件示波器功能，無(wú)需示波器就可觀察時(shí)序節(jié)拍信號(hào)的波形，而且

采用了抗短路過(guò)流的開(kāi)關(guān)電源(+5V/3.0A,+12V),避免了因連線失誤而導(dǎo)致芯片或整機(jī)損壞

的情況。

ZY15compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、電路設(shè)計(jì)新穎、重點(diǎn)突

出、操作靈活、視覺(jué)友好、完全符合計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)要求的特點(diǎn)。

第一部分基本單元實(shí)驗(yàn)

1.1算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的組成以及數(shù)據(jù)傳送通路。

2、驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器（74LS181）的組合功能。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

運(yùn)用算術(shù)邏輯運(yùn)算器進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZY15colnpl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

四、實(shí)驗(yàn)原理

S3a

sl:

c

DATABtlS

D7——DO

圖1-1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖

實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1-1所示。其中運(yùn)算器由兩片74LS181以并/串形式構(gòu)

成8位字長(zhǎng)的ALU。運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)鎖存器（74LS273）鎖存，鎖存器

的輸入連至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)（輸入）用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)

一個(gè)三態(tài)門(mén)（74LS245）和數(shù)據(jù)總線相連。數(shù)據(jù)顯示燈已和數(shù)據(jù)總線相連，用來(lái)顯示數(shù)據(jù)總線

內(nèi)容。

圖1-2中已將實(shí)驗(yàn)需要連接的控制信號(hào)用箭頭標(biāo)明（其他實(shí)驗(yàn)相同，不再說(shuō)明）。其中除

T4為脈沖信號(hào)，其它均為電平控制信號(hào).實(shí)驗(yàn)電路中的控制時(shí)序信號(hào)均已內(nèi)部連至相應(yīng)時(shí)序

信號(hào)引出端，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，還需將S3、S2、SI、SO、Cn、M、LDDRkLDDR2、ALU_G、

SW_G各電平控制信號(hào)與開(kāi)關(guān)單元中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳線連接。其中ALU_G、SW_G

為低電平有效，LDDR2為高電平有效。按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)START,即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按圖1-2連接實(shí)驗(yàn)線路，并將信號(hào)單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的T4信號(hào)置為“1”狀態(tài)，算

術(shù)邏輯單元的撥碼開(kāi)關(guān)B14的各個(gè)信號(hào)置為“1”狀態(tài)，B5、B7必須關(guān)閉。仔細(xì)檢查無(wú)誤后,

接通電源,(圖中箭頭表示需要接線的地方)

圖1-2算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)接線圖

2、用輸入單元的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向寄存器DR1和DR2置數(shù)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)的內(nèi)容可以用與

開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的指示燈來(lái)觀察，燈亮表示開(kāi)關(guān)量為“1”，燈滅表示開(kāi)關(guān)量為“0”。響DR1中置

入11000001(C1H)為例，具體操作步驟如下：

首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：在開(kāi)關(guān)單元內(nèi)令撥碼開(kāi)關(guān)B11中各信號(hào)的置為“1”

狀態(tài)，并使撥位開(kāi)關(guān)SQ01(CLR)=1-0-1,SQ03(ALU_G)=1,SQ04(SW_G)=l,

SQO9(LDDR1)=O,SQ08(LDDR2)=0,SQ15——SQ10(S3S2S1SOMCN)=111111,將控制臺(tái)

單元的開(kāi)關(guān)INT_KEY撥至“NORM”狀態(tài)，SP03撥至“STEP”狀態(tài)，SP04撥至I」“RUN”

狀態(tài)，PROGKEY撥到“RUN”狀態(tài)，然后按下圖所示步驟進(jìn)行。

LDDR1=1"LDDR1-O-

SW_G=OLDDR2=0LDDR2=1

T4=nT4=n

上面方括號(hào)中的控制電平變化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中T4的正脈沖是通過(guò)按

動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(START)來(lái)產(chǎn)生的。

置數(shù)完成以后，檢驗(yàn)DRI和DR2中存的數(shù)是否正確，具體操作為：

結(jié)果顯示在數(shù)據(jù)總線單元，在顯示結(jié)果后將指示燈顯示的值與輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

3、驗(yàn)證74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）

74LS181的功能見(jiàn)表1-1,可以通過(guò)改變S3S2SISOMCN的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能,

表中“A”和“B”分別表示參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)，“+”表示邏輯或，“加”表示算術(shù)求和。

表1-174LS181功能表

M=0（算術(shù)運(yùn)算）M=1

S3S2S1so

CN=1無(wú)進(jìn)位CN=0有進(jìn)位（邏輯運(yùn)算）

0000F=AF=A加1F=X

0001F=A+BF=(A+B)力(11F=A+B

0010F=A+BF=(A+~B)力U1F=AB

0011F=0減1F=0F=0

0100F=A力口A豆F=A力口A豆力口1F=AB

0101F=(A+B)力UA豆F=(A+B)力口A豆力口1F=B

0110F=4減B減1F=A減BF=A十B

0111F=A后減1F=ABF=AB

1000F=A力口ABF=A力UAB力U1F=A+B

1001F=A加8F=A力口B力「1F=A十B

1010F=(A+B)力(1ABF=(A+B)力HAS力口1F=B

1011F=AB減1F=ABF=AB

1100F=A加AF=A力(1A力(11F=1

1101F=(A+B)力口AF=(A+B)力口A力口1F=A+B

1110F=(A+B)力口AF=(A+B)加A力口1F=A+B

1111F=A減1F=AF=A

通過(guò)前面的操作，我們」經(jīng)向寄存器DR1寫(xiě)入C1H,DR2寫(xiě)入43H,即A=C1H,B=43H。

然后改變運(yùn)算器的控制電平S3S2SISOMCN的組合，觀察運(yùn)算器的輸出，填入表1-2中，

并和理論值進(jìn)行比較，驗(yàn)證74LS181的功能。

表1-2運(yùn)算器功能實(shí)驗(yàn)表

M=0（算術(shù)運(yùn)算）M=1

DR1DR2S3S2SISO

CN=1無(wú)進(jìn)位CN=0有進(jìn)位（邏輯運(yùn)算）

C1430000F=F=F=

C1430001F=F=F=

C1430010F=F=F=

C1430011F=F=F=

C1430100F=F=F=

C1430101F=F=F=

C1430110F=F=F=

C1430111F=F=F=

C1431000F=F=F=

C1431001F=F=F=

C1431010F=F=F=

C1431011F=F=F=

C1431100F=F=F=

C1431101F=F=F=

C1431110F=F=F=

C1431111F=F=F=

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、在顯示結(jié)果后將指示燈顯示的值與輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較：

2、完成表1-2,比較理論分析值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果值；并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

運(yùn)算器的功能是什么？核心部分是什么？

1.2進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)運(yùn)算功能發(fā)生器的功能。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

按給定的數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZYl5compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

四、實(shí)驗(yàn)原理

D7DO

圖1-3進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)原理圖

進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖卜3所示，在實(shí)驗(yàn)1.1的基礎(chǔ)上增加進(jìn)位控制部分，其

中181的進(jìn)位進(jìn)入一個(gè)鎖存器，T4是脈沖信號(hào)，實(shí)驗(yàn)時(shí)將信號(hào)單元B1的T4撥為“1”。AR是

電平控制信號(hào)（低電平有效），可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)，而T4脈沖是將本次運(yùn)算的進(jìn)位

結(jié)果鎖存到進(jìn)位鎖存器中。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按圖1-4連接實(shí)驗(yàn)線路，并將信號(hào)單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的T4信號(hào)置為“1”狀態(tài)，算

術(shù)邏輯單元撥碼開(kāi)關(guān)B14的各個(gè)信號(hào)置為“1”狀態(tài)，B5、B7必須關(guān)閉，仔細(xì)檢查無(wú)誤后，

接通電源。（圖中箭頭表示需要接線的地方）

ALU_G0卜ALU_G

算術(shù)邏輯單元

AR>AR

開(kāi)關(guān)單元

輸入單元SW_G匚<SW_G

圖1-4進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)接線圖

2、進(jìn)位標(biāo)志清零。具體操作方法如下：

實(shí)驗(yàn)板中開(kāi)關(guān)單元中的SQ01(CLR)開(kāi)關(guān)為微控制器單元的標(biāo)志位CY、ZI的清零開(kāi)關(guān)，

它為0時(shí)是清零狀態(tài)(開(kāi)關(guān)向上為1,向下為0),所以將此開(kāi)關(guān)做0-1操作，即可使標(biāo)

志位CY、ZI清零(清零后CY、ZI指示燈亮)。

3、用輸入單元的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)向DR1存入11000001,向DR2存入01000011。具體操

作步驟如下：

首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：開(kāi)關(guān)單元內(nèi)將撥碼開(kāi)關(guān)B11中的各個(gè)信號(hào)置為“1”

狀態(tài)，令SQ01(CLR)=SQ04(SW_G)=1,分別為SQ09(LDDR1)=0,SQ08

(LDDR2)=0,SQ15——SQ10(S3S2SISOMCN)=11HU,撇控制臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)INTJKEY

攜lj“NORM”》炮，PROGKEY撥至『'RUN"席，SP03撥到“STEP”狀態(tài)，SP04撥到“RUN”

狀態(tài)。然后按照下圖所示步驟進(jìn)行。

上面方括號(hào)中的控制電平變化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中T4的正脈沖是通過(guò)按

LDDR1=RLDDR1=O-

SW_G=OLDDR2=(JLDDR2=1

T4=n」T4=n_

動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(START)來(lái)產(chǎn)生的。

4、驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能。

進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算：前面的操作已經(jīng)向DR1、DR2置數(shù)，然后在開(kāi)關(guān)單元關(guān)閉數(shù)據(jù)輸

入三態(tài)門(mén)SQ04(SW_G)=l并使SQ08(LDDR2)=0,打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門(mén)SQ03(ALU_G)

=0,使ALU單元的輸出結(jié)果進(jìn)入總線，當(dāng)SQ15——SQI0(S3S2S1S0MCN)的狀態(tài)為100101

時(shí)，數(shù)據(jù)總線單元指示燈顯示的數(shù)據(jù)為DR1加DR2加當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志得到的結(jié)果。這個(gè)結(jié)果

是否產(chǎn)生進(jìn)位，則要使SQ05(AR)=0,然后按動(dòng)觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(START),若進(jìn)位標(biāo)志燈CY

仍然亮，表示無(wú)進(jìn)位；若進(jìn)位標(biāo)志燈CY滅，表示有進(jìn)位。

在本例中DR1為11000001,DR2為01000011,結(jié)果為00000100；當(dāng)SQ05(AR)=0

時(shí)按動(dòng)SP02(START)鼠標(biāo)開(kāi)關(guān)CY滅，表示有進(jìn)位。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)收獲。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

1、74LS181能提高運(yùn)算速度的原因是什么？

2、在定點(diǎn)二進(jìn)制運(yùn)算器中，減法運(yùn)算一般通過(guò)什么方式實(shí)現(xiàn)?

1.3移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

驗(yàn)證移位控制的功能。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

使用一片74LS299來(lái)實(shí)現(xiàn)移位控制。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZY15compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

四、實(shí)驗(yàn)原理

移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)中使用了一片74LS299作為移位發(fā)生器，其八位輸入/輸出端以撥碼開(kāi)關(guān)方

式和總線單元連接。299_G信號(hào)控制其使能端，T4時(shí)序?yàn)槠鋾r(shí)鐘脈沖，由SISOM控制信號(hào)

控制其功能狀態(tài)，列表如下：

表1-374LS299功能表

299_GS1soM功能

000任意保持

0100循環(huán)右移

0101帶進(jìn)位循環(huán)右移

0010循環(huán)左移

0011帶進(jìn)位循環(huán)左移

任意11任意裝數(shù)

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按圖1-5連接實(shí)驗(yàn)線路，并將信號(hào)單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的T4信號(hào)置為“1”狀態(tài)，算

術(shù)邏輯單元的撥碼開(kāi)關(guān)B15各個(gè)信號(hào)置為“1”狀態(tài)，B5、B7必須關(guān)閉，其他的撥碼開(kāi)關(guān)相

應(yīng)位應(yīng)置為“0”，仔細(xì)檢查無(wú)誤后接通電源。(圖中箭頭表示需要接線的地方)

算術(shù)邏輯單元299.G口>.1299_G

開(kāi)關(guān)單元

輸入單元oSWn_w(11~ZHZSW_G

圖1-5移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)接線圖

2、按照如下步驟用輸入單元的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)把數(shù)據(jù)寫(xiě)入74LS299：

首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：開(kāi)關(guān)單元令SQOI(CLR)=1-0-1,SQ02(299_G)=l,

SQ04(SW_G>LSQ13、SQ12、SQ11(SkSO,M)=111,并將控制臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)INTJCEY

撥至“NORM”狀態(tài)，PROGKEY撥至lj“RUN”狀態(tài)，SP03撥到"STEP"狀態(tài)，SP04撥到

“RUN”狀態(tài)。然后按下圖所示步驟進(jìn)行。

rso=i1一

SW_G=OSl=lSW_G=1

-——T4二_n_——

上面方括號(hào)中的控制電平變化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中T4的正脈沖是通過(guò)按

動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(START)來(lái)產(chǎn)生的。

3、按照表格1-3,改變SOSIM299_G的狀態(tài)，并按動(dòng)觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(即START鍵)，

觀察移位結(jié)果。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

對(duì)照表1—3,列表記錄移位結(jié)果。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

本實(shí)驗(yàn)用到的移位發(fā)生器的主要功能是什么？

1.4存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM工作特性。

2、掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

運(yùn)用靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM進(jìn)行單步讀、寫(xiě)和連續(xù)寫(xiě)數(shù)據(jù)。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZY15compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

四、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器電路原理如圖1-6所示，實(shí)驗(yàn)中的靜態(tài)存儲(chǔ)器山一片

HY6116（2KX8）構(gòu)成，其數(shù)據(jù)線接至數(shù)據(jù)總線，地址由地址鎖存器（74LS273）給出。地址

指示燈LI01-LI08與地址總線相連,顯示地址內(nèi)容。輸入單元的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)經(jīng)三態(tài)門(mén)（74LS245）

連至數(shù)據(jù)總線，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。

圖L6存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)原理圖

地址總線為8位，接入HY6116的地址A7—A0,將HY6116的高三位A8—A10接地，

所以其實(shí)際容量為256字節(jié)。HY6116有三個(gè)控制線：CE（片選線）、0E（讀線）、WE（寫(xiě)

線）。本實(shí)驗(yàn)中將OE常接地，在此情況，當(dāng)CE=0、WE=0時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作，CE=0、WE=1時(shí)

進(jìn)行讀操作，其寫(xiě)時(shí)間與T3脈沖寬度一致。實(shí)驗(yàn)時(shí)，電平控制信號(hào)由開(kāi)關(guān)單元的二進(jìn)制開(kāi)關(guān)

給出，其中SW_G為低電平有效，LDAR為高電平有效。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、按圖1-7連接實(shí)驗(yàn)線路，并將信號(hào)單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的T3置為“1”狀態(tài)，將控制

臺(tái)單元中的兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)SP03撥到“STEP”狀態(tài)，SP04撥到“RUN”狀態(tài)，INT_KEY

撥到“NORM”狀態(tài)，PROGKEY撥至lj“RUN”狀態(tài)，仔細(xì)檢查無(wú)誤后接通電源。(圖中箭頭

表示需要接線的地方)

圖L7存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)接線圖

2、給存儲(chǔ)器的00、01、02、03、04地址單元中分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)11、22、33、44、55,具

體操作步驟如下：(以向00號(hào)單元寫(xiě)入11為例)

首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：在開(kāi)關(guān)單元令SQ01(CLR)=1-0-1,

SQ04(SW_G)=l,SQ09(CE)=l,SQ08(WE)=l,SQ03(LDAR)=0,然后按卜圖所示步驟進(jìn)行。

LDAR=1

SW_G=OSW_G=1

T3=-TLLDAR=O

CE=O

SW_G=OWE=V

圖中方括號(hào)中的控制電平變化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中T3的正脈沖是通過(guò)按

動(dòng)一次控制臺(tái)單元的觸動(dòng)開(kāi)關(guān)SP02(START)來(lái)產(chǎn)生的，而WE的負(fù)脈沖則是通過(guò)讓開(kāi)關(guān)單

元的SQ08(WE)開(kāi)關(guān)做1一0-*1變化來(lái)產(chǎn)生的。

3、依次讀出第00、01、02、03、04號(hào)單元中的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)總線單元的指示燈上進(jìn)行

顯示，觀察上述各單元中的內(nèi)容是否與前面寫(xiě)入的一致。

具體操作步驟如下：(以從00號(hào)單元讀出11數(shù)據(jù)為例)

CE=1

rSW_G=1

WE=1

SW_G=OT3=nLDAR=O

SW_G=1

LLDAR=1JCE=O

其中AR的值在地址總線單元的指示燈上顯示，RAM相應(yīng)單元的值在數(shù)據(jù)總線單元的

指示燈上顯示。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行單步讀、寫(xiě)、連續(xù)寫(xiě)。著重寫(xiě)明各開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，并按先后順序?qū)懨鞑?/p>

作步驟；

2、將存儲(chǔ)器的地址和其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)列表記錄。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

1、靜態(tài)存儲(chǔ)器是靠什么存儲(chǔ)信息？動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器又是靠什么存儲(chǔ)信息？

2、靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器的優(yōu)缺點(diǎn)？

1.5總線控制實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、理解總線的概念及其特性。

2、掌握總線傳輸控制特性。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

改變輸入寄存器的地址值，在輸出單元的數(shù)碼管上會(huì)顯示出該地址下的存儲(chǔ)器RAM的值。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZY15compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱?臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

四、實(shí)驗(yàn)原理

總線是多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的骨架。借助總

線連接，計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)各部件之間實(shí)現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。因此，所謂總線

就是指能為多個(gè)功能部件服務(wù)的一組公用信息線。

總線傳輸實(shí)驗(yàn)框圖如圖1-8所示，它將幾種不同的設(shè)備掛至總線上，有存儲(chǔ)器、輸入設(shè)

備、輸出設(shè)備、寄存器。這些設(shè)備都需要有三態(tài)輸出控制，按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它

們，就可實(shí)現(xiàn)總線信息傳輸。

數(shù)據(jù)總線

圖1-8總線示意圖

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、根據(jù)掛在總線上的幾個(gè)基本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程：

①輸入設(shè)備將一個(gè)數(shù)寫(xiě)入地址寄存器。

②輸入設(shè)備將另一個(gè)數(shù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器的當(dāng)前地址單元中。

③將存儲(chǔ)器當(dāng)前地址單元中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。

2、按照?qǐng)D1-9接線圖連線，并將信號(hào)單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的T3置為“1”狀態(tài)，將控

制臺(tái)單元中的兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)SP03撥到“STEP”狀態(tài)，SP04撥至lj“RUN”狀態(tài)，INT_KEY

撥到“NORM”狀態(tài)，PROGKEY撥至卜'RUN”狀態(tài)，仔細(xì)檢查無(wú)誤后接通電源。（圖中箭頭

表示需要接線的地方)

299_G

PC_GEZK

開(kāi)

關(guān)CEEZK

單WE匚M

元

SW_G匚”

LDAR□<

圖1-9總線控制實(shí)驗(yàn)連線圖

3、具體操作步驟圖示如下:

首先使各個(gè)控制電平的初始狀態(tài)為：開(kāi)關(guān)單元對(duì)應(yīng)的撥位開(kāi)關(guān)SQ01(CLR)=1-0-1,

SQ04(SW_G)=1,SQ03(LDAR)=0,SQ02(299_G)(LED_G)=1,SQ05(PC_G)(WE)

=1,然后按下圖所示步驟進(jìn)行。

圖中方括號(hào)中的控制電平變化要按照從上到下的順序來(lái)進(jìn)行，其中LDAR的正脈沖是通

數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)

(00000001)11100111

SW_G=0SW_G=1SW_G=0

RAM內(nèi)容送到

LED

-CE=0-

CE=0CE=1299_G(LED_G)=0

WE=i_rSW_G=1PC_G(WE)=TT

過(guò)讓開(kāi)關(guān)單元的SQ03(LDAR)開(kāi)關(guān)做0-1-0變化來(lái)產(chǎn)生的，而WE和PC_G(WE)的負(fù)

脈沖則是通過(guò)讓開(kāi)關(guān)單元的SQ08(WE)和SQ05(PC_G)開(kāi)關(guān)做1-0-1變化來(lái)產(chǎn)生的。

完成上述操作后，在輸出單元的數(shù)碼管上觀察結(jié)果。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果：本例中數(shù)碼管顯示的結(jié)

果為E7。)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可以自己改變輸給RAM的值。

六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

改變寄存器的地址值，列表記錄存儲(chǔ)器的RAM值。

七、實(shí)驗(yàn)思考題

1、什么叫總線？總線控制的方式有哪些？

2、畫(huà)出單總線結(jié)構(gòu)示意圖。

1.6時(shí)序?qū)嶒?yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成原理和設(shè)計(jì)思想，提高對(duì)基本邏輯部件的分析和設(shè)計(jì)能力。

2、觀察、分析和測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱的控制時(shí)序，提高實(shí)際動(dòng)手能力。

3、增加對(duì)系統(tǒng)時(shí)序的理解，進(jìn)一步深化理解計(jì)算機(jī)的工作原理。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過(guò)聯(lián)機(jī)軟件的示波器觀察控制時(shí)序。

三、預(yù)備知識(shí)

1、復(fù)習(xí)有關(guān)時(shí)序電路的內(nèi)容。

2、弄清實(shí)驗(yàn)電路中各部分之間的關(guān)系以及信號(hào)之間的邏輯關(guān)系。

3、掌握聯(lián)機(jī)軟件的使用方法，參見(jiàn)附錄2。

四、實(shí)驗(yàn)儀器

1、ZY15compl2BC計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱?臺(tái)

2、迭插頭對(duì)若干

3、PC機(jī)一臺(tái)

五、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)所用的時(shí)序電路原理如圖1-10所示，可產(chǎn)生4個(gè)相位等間隔的時(shí)序信號(hào)TS1—TS4,

其中CK為時(shí)鐘信號(hào)，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)右上方的方波信號(hào)源提供，可產(chǎn)生頻率可調(diào)的方波信號(hào)。實(shí)

驗(yàn)者可自行選擇方波信號(hào)的頻率（通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RWDo為了便于控制程序的運(yùn)行，時(shí)序

電路發(fā)生器設(shè)置了一個(gè)啟?？刂朴|發(fā)器。圖中STEP（單步）、STOP（停機(jī)）分別是來(lái)自實(shí)驗(yàn)

板控制臺(tái)單元二進(jìn)制開(kāi)關(guān)SP03、SP04的狀態(tài)。START信號(hào)來(lái)自實(shí)驗(yàn)板控制臺(tái)單元的一個(gè)微

動(dòng)開(kāi)關(guān)START的按鍵信號(hào)。當(dāng)SP03、SP04開(kāi)關(guān)狀態(tài)都為RUN時(shí)，一旦按下啟動(dòng)鍵，運(yùn)行

觸發(fā)器一直處于"1”狀態(tài)，即原理圖中P17一直為“1”，因此時(shí)序信號(hào)TS1-TS4將周而復(fù)

始地發(fā)送出去。當(dāng)SP03為“1"（STEP）時(shí)，一旦接下啟動(dòng)鍵，機(jī)器便處于單步運(yùn)行狀態(tài)。

此時(shí)只發(fā)送一個(gè)微指令周期的時(shí)序信號(hào)就停機(jī)。

TS4STOP

TS3STEP1

TS2

TS1

CLR

圖1-10時(shí)序電路原理圖

六、實(shí)驗(yàn)步驟

1、首先按照?qǐng)D1T1進(jìn)行接線，將SP03和SP04開(kāi)關(guān)的狀態(tài)均撥到“RUN”狀態(tài)，將信號(hào)

單元的撥碼開(kāi)關(guān)B1的Tl、T2、T3置為“1”狀態(tài)，按動(dòng)SP02(START)觸動(dòng)開(kāi)關(guān)，時(shí)序信.

號(hào)TSI—TS4將周而復(fù)始地發(fā)送出去。

2、聯(lián)機(jī)并用聯(lián)機(jī)軟件的示波器功能來(lái)觀察輸出波形，這時(shí)用聯(lián)機(jī)軟件的示波器功能就可

以觀察到時(shí)序信號(hào)，將該信號(hào)與圖1—12所示波形對(duì)比(軟件的具體使用方法見(jiàn)附錄2中的

軟件操作說(shuō)明)。通過(guò)調(diào)節(jié)RW1可以使輸出波形的頻率在100Hz到300Hz之間變化，必須重新

采樣方可觀察到變化的結(jié)果，注意：SQ01(CLK)=1-0-1,

信號(hào)單元

CKODCKTS1TS2IS5TS4

CZK—1□

IIIIIIIII

nnrw?rmrwdCSKHKrvnmg

信號(hào)單元

圖1-11時(shí)序?qū)嶒?yàn)接線圖

圖1-12時(shí)序波形參考圖

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、繪出實(shí)驗(yàn)中觀察到的波形圖；

2、給出CK的頻率，說(shuō)明：CK與TSI、TS2、TS3、TS4之間