实验四总线及数据通路组成实验
一、实验目的
1、理解总线的概念、作用和特性。

2、掌握用总线控制数据传送的方法。

3、进一步熟悉教学计算机的数据通路。

4、掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法。

5、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。

二、实验设备
1、TWL-PCC计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

2、PC微机一台（选配）。

三、实验原理
总线用来连接计算机中的各个功能部件，是计算机的各部件之间传输信息的公共通路，包括传输数据信息的逻辑电路、管理信息传输协议的逻辑线路和物理连线。

分时和共享是总线的两大特征。

所谓共享，是指在总线上可以挂接多个部件，它们都可以使用这一信息通路来和其他部件传输信息。

所谓分时，是指同一总线在同一时刻，只能有一个部件占领总线发送信息，其他部件的信息不能发送到总线上，逻辑上等同于不存在，只有该部件信息发送完毕释放总线后才能申请使用。

但在同一时刻可以有多个部件接收信息。

本实验的数据通路图如图6.1所示。

本实验将输入设备，输出设备，存储器，通用寄存器等单元都挂至总线上，这些设备都需要有三态输出控制，各个部件都有自己的输入输出控制信号，通过对这些信号的有序控制，就可以正确地通过总线把数据传送给不同的部件。

各个部件的控制信号都需要是连接到“开关组单元”的各个独立的二进制开关上来手动控制。

连接到总线上的地址寄存器只有输入线，其输出直接连接到存储器的地址用于锁存需读写的存储器的地址。

本实验中时序信号用到了T3和T4信号，可将“信号源单元”的时钟输出SY接到“时序发生器单元”的Φ上，将OT3和OT4分别连接到“总线单元”中相应的T3和T4端上，二进制开关拨至“单步”状态，然后每按动一次启动键START，就会顺序产生一个T3、T4时序信号。

根据挂接在总线上的几个部件，现设计一个简单的实验要求：将存储器10H地址存入数据93H，然后将存储器10H地址单元中存储的数据送输出单元显示，同时也存入到R0寄存器中。

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B_LED WR
T4
C_R0B_R0
图6.1 总线实验数据通路图
四、实验步骤
1．本实验中各个单元的控制信号分别由不同的开关独立控制，连线参考图见图6.2所示。

2、按照以下几步操作：
① 数据输入开关置10H 打入到地址寄存器。

② 数据输入开关置数据93H 打入到存储器。

③ 存储器输出数据到输出设备同时打入到R0寄存器。

3、连接实验线路。

参考实验连线图如图6.2所示。

仔细检查无误后，接通电源。

4、置所有控制信号为初始态：输入设备（B_SW=1,RD=1）、地址寄存器（C_AR=0）、存储器（CS=1、RD=1、WE=1）、输出设备（B_LED=1、WR=1）、通用寄存器R0（B_R0=1、C_R0=0）。

5、“时序发生器单元”中的二进制开关拨至“单步”状态。

① 数据开关置数10H ，打开输入设备输出三态门（B_SW=1、RD=0）,打开地址寄存器打 入门控信号（C_AR=1），按动时序启动键START ，产生的T3节拍脉冲将总线上的数据打入到地址寄存器中。

关掉地址寄存器打入门控信号(C_AR=0)。

② 数据开关置数93H ，存储器片选有效写有效（CS=0、RD=1、WE=1→0→1）,此时将总线上的数据93H
写入到存储器当前地址单元中。

关掉输入设备三态门（B_SW=1）关掉存储器片选线（CS=1）。

③ 存储器片选有效读有效（CS=0、WE=1、RD=1），输出设备片选有效写有效（B_LED=0、WR=1→0→1），此时存储器中的数打入到输出设备的数码管中显示，同时，打开通用寄存器RO 的打入门控信号（C_R0=1）,按动时序启动键START ，产生的T4节拍脉冲将总线上的数据打入到通用寄存器R0中。

然后关存储器（CS=1）,关通用寄存器打入门控信号（C_R0=0）。

五、实验要求
1、在数据传送过程中，发现了什么故障？记录故障现象,排除故障的分析思路,故障定位及故障的性
质。

2、以第二种实验接线方法实现本实验要求，即存储器、I/O设备（包括输入设备和输出设备）有各自的片选线，但是共用一根读线和一根写线的方式连接实验线路，分析有什么区别，编写执行流程，写出详细的实验步骤,记录实验数据。

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图6.2参考实验连线图。