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计算机组成原理实验报告

重庆理工大学《计算机组成原理》实验报告学号 __***********____姓名 __张致远_________专业 __软件工程_______学院 _计算机科学与工程二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告一、实验名称基本运算器实验二、完成学生:张致远班级115030801 学号11503080109三、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。

四、实验原理:两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。

右方为低4位运算芯片,左方为高4位运算芯片。

低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连,使低4位运算产生的进位送进高4位。

低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连,高位芯片的进位输出到外部。

两个芯片的控制端S0~S3 和M 各自相连,其控制电平按表2.6-1。

为进行双操作数运算,运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2(用锁存器74LS273 实现)来锁存数据。

要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中,则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。

当T4 脉冲来到的时候,总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。

为控制运算器向内总线上输出运算结果,在其输出端连接了一个三态门(用74LS245 实现)。

若要将运算结果输出到总线上,则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。

否则输出高阻态。

数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。

其中,输入开关经过一个三态门(74LS245)和内总线相连,该三态门的控制信号为SW-B,取低电平时,开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。

总线数据显示灯(在BUS UNIT 单元中)已与内总线相连,用来显示内总线上的数据。

控制信号中除T4 为脉冲信号,其它均为电平信号。

由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端,因此,需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。

在进行实验时,按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲。

S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟,其中Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效,LDDR1、LDDR2 为高电平有效。

对于单总线数据通路,作实验时就要分时控制总线,即当向DR1、DR2 工作暂存器打入数据时,数据开关三态门打开,这时应保证运算器输出三态门关闭;同样,当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。

运算结果表五、实验步骤:1.连接实验电路并检查无误。

图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明(其它实验相同,不再说明)。

2.KK2设置为单拍,KK1和KK3为运行。

3. 开电源开关。

4.用输入开关向暂存器DR1 置数。

①拨动输入开关形成二进制数01100101(或其它数值)。

(数据显示灯亮为0,灭为1)。

②使SWITCH UNIT 单元中的开关SW-B=0(打开数据输入三态门)、ALU-B=1(关闭ALU 输出三态门)、LDDR1=1、LDDR2=0。

③按动微动开关KK2,则将二进制数01100101 置入DR1 中。

5.用输入开关向暂存器DR2 置数。

①拨动输入开关形成二进制数10100111(或其它数值)。

②SW-B=0、ALU-B=1 保持不变,改变LDDR1、LDDR2,使LDDR1=0、LDDR2=1。

③按动微动开关KK2,则将二进制数10100111 置入DR2 中。

6.该变运算器的功能设置观察输出。

并将结果填入表中。

六、实验结果分析与心得通过本次实验了解运算器的组成结构(即输入逻辑、输出逻辑、算术逻辑单元),掌握运算器的工作原理(主要是加法器)。

知道运算器的输出跟数据总线相连,同时两个输入端通过两个锁存器也与数据总线相连。

同时,数据显示灯连接上数据总线,用来显示数据总线的内容。

暂存器的作用也体现了出来(暂存中间结果),教材上的数据通路结构在此更是体现到了,各部件之间的信息传送通过内总线来完成。

三态门的功能以及工作原理也比较清晰了。

将这些知识组织起来,并亲手实践,在实践过程中,连线比较枯燥,刚开始连错了,造成重大失误,后来纠正后,一次成功,这也说明了实验过程中的各个环节都是非常重要的。

最终,将结果记录下来,完成了本次实验。

本次实验,提高了我对组成原理实验的积极性,更教育了我实验要认真,要培养了我实验要认真,要严谨的态度,将课本知识运用到实践之中,也提高了对课程学习的热情。

实验二静态随机存储器实验报告七、实验名称静态随机存储器实验八、完成学生:张致远班级115030801 学号11503080109九、实验内容1. 向存储器中指定的地址单元输入数据,地址先输入AR寄存器,再将数据送入总线后,存到指定的存储单元,观察数据在各部件上的显示结果。

2. 从存储器中指定的地址单元读出数据, 地址先输入AR寄存器, 读出的数据送入总线,观察数据在各部件上的显示结果。

十、实验原理首先对实验中用到的位于MEM单元的SRAM(6116)做一个简单的说明:如图2-1 所示。

6116 有三个控制线:CS(片选线)、OE(读线)、WE(写线),其功能如表2-1 所示,当片选有效(CS=0)时,OE=0 时进行读操作,WE=0 时进行写操作,本实验将CS 常接地。

图2-1 SRAM 6116引脚图表2-1 SRAM 6116功能表读写控制逻辑:由于存储器(MEM)最终是要挂接到CPU 上,所以其还需要一个读写控制逻辑,使得CPU能控制MEM 的读写,实验中的读写控制逻辑如图2-2 所示,图2-2读写控制逻辑由于T3 的参与,可以保证MEM的写脉宽与T3 一致。

IOM 用来选择是对I/O 还是对MEM 进行读写操作,RD=1 时为读,WR=1 时为写。

存储器数据线接至数据总线,数据总线上接有8 个LED 灯显示D7…D0 的内容。

地址线接至地址总线,地址总线上接有8 个LED 灯显示A7…A0 的内容,地址和数据由相应的锁存器给出。

实验时T3 由时序单元给出,其余信号由CON 单元的二进制开关模拟给出,其中IOM 应为低(即MEM 操作),RD、WR 高有效,MR 和MW 低有效,LDAR 高有效。

实验原理图如图2-3 所示。

图2-3存储器实验原理图十一、实验步骤1、按照实验册连接好实验的电路。

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。

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。

4、将CON 单元的IOR 开关置为1(使IN 单元无输出),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。

对数据和地址的分时写入。

写存储器的流程如图2-5 所示(以向00 地址单元写入11H为例):图2-5写存储器流程图十二、实验结果能够实现将数据和和地址分时写入,通过实验操作台上表示的地址和数据的LED显示可以判断出实验操作是否正确。

十三、实验结果分析实验最号的结果与预想的一致。

在这个实验中容易出现了问题是将实验的数据线连接反了。

如果线路连接出现了问题,可能会根本不操作不了。

也有可能将实验用的数据或是地址值送错位置。

这就会给实验带来实验误差。

实验三系统总线与总线接口实验报告一、实验名称系统总线与实验接口二、完成学生:张致远班级115030801 学号11503080109三、实验内容1、输入设备将一个数打入R0 寄存器。

2、输入设备将另一个数打入地址寄存器。

3、将R0 寄存器中的数写入到当前地址的存储器中。

4、将当前地址的存储器中的数用LED 数码管显示。

四、实验原理存储器只是一个容器,最终还是需要挂接在外部总线上的,所以需要提供数据信号,地址信号和控制信号。

这三种信号由所对应的总线所提供,地址的译码由地址总线A6、A7进行译码。

通常我们在编写代码的时候遇到的RD WR IOM分别是什么会感到疑问,在这里就有解释,MEM和I/O接口都有读写操作,如何控制这个就靠IOM(置1选择I/O,置0选择MEM),RD=1时为读,WR=1时为写。

图1 I/O地址译码原理图表1 I/O地址空间分配五、实验步骤1、需要将11H打入R0寄存器。

在输入设备IN置00010001,根据之前表1,寄存器需要输入K7、K6置1,需要读取I/O 口的内容,则WR RD IOM置0、1、1。

LDAR是控制地址寄存器,不需要使用,置0,如此即可写入寄存器R0。

2、R0的数据送到MEM首先要将数据总线上的数打入地址寄存器,LDAR需要使用置1,在输入单元置00000001,关闭R0输入输出,K6K7 置01。

需要读入输入设备内容,则WR、RD、IOM置0、1、1。

接下来只要将R0写入MEM就行了,需要对R0输出,K6、K7置0、0。

LDAR置0,需要对MEM进行写操作,所以WR、RD、IOM置1、0、0。

3、MEM的数据送到R0首先跟第二步一样,我们在01H单元已经有数据了,就使用01H单元的,将01H单元的数写入AR。

要对R0寄存器进行写操作,则K6、K7置1、1。

需要从MEM进行读操作,则WR、RD、IOM置0、1、0。

LDAR置0。

则完成MEM写入RO。

4、将R0的数据送到out要在LED数码管显示其实就是要对out单元写入。

WR、RD、IOM置1、0、1,R0需要输出,则K7置0,K6置0。

没有用到地址寄存器,LDAR置0。

即可显示在LED上。

六、实验结果在前面R0寄存器,以及MEM写入中并未有明显直观现象,若想确认其中数据是否正确,可以多用几次将R0写入OUT单元。

七、实验结果分析OUT单元正确显示,与预想一样,无明显误差。

实验四微程序控制器实验报告一、实验名称微程序控制二、完成学生:张致远班级115030801 学号11503080109三、实验内容设计以下机器指令的微程序,如表1所示:四、表1 机器指令的微程序本实验安排了四条机器指令,分别为ADD(0000 0000)、IN(0010 0000)、OUT(0011 0000)和HLT(0101 0000),括号中为各指令的二进制代码。

五、实验原理微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行,它用微指令来控制各部件动作的微命令的集合进行编码。

用一个微指令序列表示一条机器指令,这种微指令序列称为微程序。

微程序存储在一种专用的存储器中,称为控制存储器。

控制器是严格按照系统时序来工作的,因而时序控制对于控制器的设计是非常重要的,本实验所用的时序由时序单元来提供,分为四拍TS1、TS2、TS3、TS4。

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