计算机组成原理第一次实验报告

1、计算机组成原理实验报告专业班级姓名-机机器号：学号E-mail分步成绩实验表现实验报告总成绩实验一存放器及数据输出实验一、实验目的1、 掌握存放器器件的工作原理，了解COP2000模型机所用主要存放器的位置、作用、数据通路及控制信号；2、掌握存放器组的工作原理；3、 了解计算机中多个存放器不能同时向内部数据总线送出数据的事实一一COP2000实验仪选择某个寄 存 器允许其向DBUS上输出数据的方法。二、实验原理一存放器OCCLK；D7vD6IDIQ2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7QSD8Q0? >CLKCOP200用74HC574来构成存放器，74HC574勺功能如下:1，

2、在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中。2,当OC=1时触发器的输出被关闭，当 OC=0时触发器输出数据07X)55H*66Hv Q2v.Q1.R7:0v QO :Q7：0ZZ55H74HC574匚作波形图仁累加器A,暂疗器W实验OvAdaisnas!.osnav isnav- snavisnavSS SFnav zsnav国If團丄S WM ssoHrz39HSIff If dVIAl 需型昜< 乙snaa-ssAaa：iaa勺呵aisnaamo 丄-sl/lszoro "01asazagadaiasaraL0000. _Mil、丄SdVIAl關犁睾书聃、乙osia

3、a:isziaa：乙s - iaa csnaa：9snaa> .s iaa -2P9H X9乙s<LG9asW讥ai01xid90:osnbo.|SQq<| r 乙 s isnA £/A Z WLJid 乌-sisniAi-.s花wxo宙丄迪OSoz6as<±<u乙m.a<3£0£a：0；aitsnHa區I U-V-|isnaa:9-rSxSQBrH iM-,rsnaa-B<AA6 >x.zh rmiroxoS3VOU I FXTH匸厂1CK74HCJ2nu? DBIJM '一顾W!，DBIJSJr

4、 :'EBUS2'A<"L3UUSS ' 6niisfl9DJD4DmRIH存放器OUT原理图RLCJ Tx71*TTr?应PCIX二存放器组JU>? DC圭CLK丄HC口；存放器组R原理图74HC139含有两个独立的24译码器，其引脚与内部逻辑、功能表见实验指导书三数据输出实验出数据。译码器的三COP2000实验仪中有7个存放器可以向DBUS输出数据，但在某一特定时刻只能有一个存放器输 由X0、XI、X2控制信号决定那一个存放器向数据总线输出数据，而这三个控制信号为74HC138个选择输入端74HC138用于选片 4MCJIX1A)j：S 1r

5、(：C)bDOEEi >1E-数据输出选择器原理图X2 X1 X0输出存放器0 0 0IN-OE外部中断0 0 1IA-OE中断向量0 1 0ST-OE堆栈存放器0 1 1PC-OE PC存放器1 0 0D-OE直通门1 0 1R-OE右移门1 1 0L-OE左移门1 1 1没有输出三、实验内容1、A W的写入按下表连线连接信号孔接入孔1J1座J3座2AENK03WENK14ALUCKCLOCK(1)将数据写入A存放器用手动开关K23 K16进行DBUS7 : 0的数据输入K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K0AENK1 WEN01给CLOCK跳

6、变信号：按住CLOCK脉冲键，注意哪个存放器的黄色指示灯亮起，就是你所选的要写入的存放器。放开CLOCK键，一个上升沿即产生，观察存放器写入的值。55将数据写入 W存放器 置数据:K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K0AENK1 WEN10给CLOCK跳变信号，观察存放器写入的值。552、R?的写入与读出按下表连接线连接信号孔；接入孔1J1座J3座2RRDK113RWRK104SBK15SAK06RCKCLOCK(1) R ?的写入写入RO：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信数据:K11 RRDK10 RWRK1

7、SBK0 SA1000给出CLOCK脉冲上升沿写入R1 :置数据：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K11 RRDK10 RWRK1 SBK0 SA1001给出CLOCK脉冲上升沿写入R2:置数据：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K11 RRDK10 RWRK1 SBK0 SA1010给出CLOCK脉冲上升沿写入R3:置数据：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K11 RRDK10 RWRK1 SBK0 SA1011给出CLOCK脉冲上升沿R ?的读出自己设置RRD、R

8、WR、SB及SA信号，观察R ?的红色指示灯及液晶显示内容读R0:置控制信号：K11 RRDK10 RWRK1 SBK0 SA0100液晶显示为：55K11 ( RRD) K10 ( RWR ) K1 ( SB)KO (SA)读R1 :置控制液晶显示为：55读R2 :置控制K11 ( RRD)K10 ( RWR)K1 ( SB)KO (SA)01010110液晶显示为：55读R3:置控制信号：K11 ( RRD)K10 ( RWR)K1 ( SB)K0 (SA)0111液晶显示为：553、MAR、ST、OUT存放器实验按下表连接线连接信号孔接入孔1J2座J3座2MAROEK143MARENK1

9、54STENK125OUTENK136MARCKCLOCK(1) MAR的写入置数据:K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K14 ( MAROE )K15 ( MAREN )K12 (STEN )K13 ( OUTEN )1011给出CLOCK脉冲上升沿(2) ST的写入置数据：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号:K14 ( MAROE )K15 ( MAREN )K12 (STEN )K13 ( OUTEN )1101给出CLOCK脉冲上升沿OUT置数据:K23K22K21K20K19K18K17K1601010

10、101置控制信号:K14 MAROEK15 MARENK12STENK13 OUTEN1/0110给出CLOCK脉冲上升沿4、数据输出实验 按下表连线连接信号孔接入孔1J1座J3座2X0K03X1K14X2K2置下表的控制信号，写出指示灯的状态X2 X1 X0指示灯液晶显示数据总线值0 0 0IN灯亮输入门K23 K160 0 1IA灯亮中断向量由拨动开关给出0 1 0ST灯亮堆栈存放器0 1 1PC灯亮PC存放器1 0 0D灯亮D直通门1 0 1R灯亮R右移门1 1 0L灯亮L左移门1 1 1无没有输出实验二计数器实验一、头验目的1、掌握程序计数器PC和微程序计数器 尸C的工作原理；2、掌握

11、COP2000中需要对PC进行置数的条件；二、实验原理一微程序计数器JJPCCOP2000实验仪中，微程序计数器 uPC由2片74HC161组成的。指令总线IBUS7 : 0的高六位 被接到 尸C 预置输入的高六位，pPC预置的低两位被置为0。两片161的连接为同步连接。低片 161的CEP、CET已置为有效， 而其进位输出端TC接至高片161的CEP、CET。IE US?C iiPCj< LPCtfPOQOPIQiP202PSTCCET CLKPF MRA4HC16111< uF?O rPCI< rPC2< iiPT3疔C原理图当RES=0时，MPC被清0;当IREN

12、=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入疔C。指令总线IBUS 上的数据可来自一片74HC245。当IREN=1时，在CK的上升沿，尸C加1。二程序计数器PC程序计数器PC由2片74HC161组成，能完成加1和预置数功能。程序计数器的输出由 74HC245保存，74HC245 与74HC161的输出相连，74HC245 2 的输出连接地址总线， 74HC245 1的输出 接到数据总线当LDPC=0 时。<<C<<QODBVil-DBUS6< DBUB7用匸总Qi甲Q5TC心A A A-A A- AA EDA- 1 2 E F-ABVA-:人£曲ABUS.:

13、-.XBTJS6ABU1TAffUSO程序计数器原理图当指令正常执行时，程序计数器完成加1操作；当执行转移指令时，74HC161用预置数功能，从数据总线接收要跳转的地址。当RES=0寸，PC计数器被清0。当PC+1=1时，在CK的上升沿，PC计数器加一；当LDPC=0寸，在CK的上升沿，预置数据被打入 PC计数器；当PCOE=0寸，PC值送地址总线。在COP2000中，计数允许控制端 PC+1由PCOE取反产生。LDPI.PC跳转控制电路原理：在 COP2000中，虚拟一片74HC151器件做在控制芯片 CPLD95108中来决定PC(R2TRT是否被预置。74HC151为八选一数据选择器，其

14、真值表及工作原理如下列图所示。PC预置控制原理图当ELP=1时，LDPC=1，不允许PC被预置；当 ELP=0 , IR3=0 , IR2=0 时，且 Cy=1 时，LDPC=非 Cy，当 PC 被预置；当 ELP=0 , IR3=0 , IR2=1 时,6且Z=1时，LDPC=非乙当PC被预置；当 ELP=0 , IR3=1 , IR2=X 时，LDPC=0 , PC 被预置。IOH12UyI316n'A B C-E三、实验内容一 PC实验1、PC加一实验连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将 K23 K16 接入 DBUS7 : 02JRCK0C标志输入3JRZK1Z

15、标志输入4PCOEK2PC输出到地址总线低电平有效5JIR2K3预置选择6JIR3K4预置选择7ELPK5预置允许低电平有效8PCCKCLOCKPC工作脉冲上升沿打入置控制信号为：K2 ( PCOE )K5 ( ELP)00按一次CLOCK脉冲键，CLOCK产生一个上升沿，数据 PC被加一2、PC预置实验二进制开关K23 K16置入数据：K23K22K21K20K19K18K17K1601010101置控制信号为:ELP (K5)IR3 (K4)IR2 (K3)JRZ (K1)JRC (K0)LDPCPC预置指示灯 状态1XXXX10000X101000X0100011X010010X1001

16、XXX01每置控制信号后，按一下 CLOCK键，观察PC的变化。注意：X表示为任意值二 pPC实验按下表所示连线连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将 K23 K16 接入 DBUS 702IRENK0预置卩PC低电平有效3EMENK1EM存储器工作使能低电平有效4EMWRK2EM存储器写能低电平有效5EMRDK3EM存储器读能低电平有效6IRCKCLOCK PC工作脉冲上升沿打入1、尸C加一实验设置控制信号为：K3(EMRD)K2(EMWR)K1(EMEN)K0(IREN)1111pPC的输出数据被加一。按一次CLOCK 一次，CLOCK产生一个上升沿,2、尸C预置数据实验用二进制开关

17、K23K16将数据送到数据总线DBUS,置数据？ HK23K22K21K20K19K18K17K1601010101设置控制信号为：K3(EMRD)K2(EMWR)K1(EMEN)K0(IREN)X000按住CLOCK键，CLOCK由高变低，这时尸C的黄色预置指示灯亮，说明 尸C被预置数。放开CLOCK键，CLOCK产生下降沿，数据？H被写入疔C存放器。四、思考题存放器1、 AEN、WEN同时为高电平或同时为低电平时，给出CLOCK上升沿，会有什么结果？并解释之K0=K仁0时，同时写入数据 55; K0=K1=1时，存放器数据不发生变化。因为A W存放器的使能端都是低有效。2、 存放器组的数据

18、读出与 CLOCK脉冲是否有关系？由此说明存放器的数据打入与读出在控制上的差别。无关。存放器 数据打入与脉冲有关，获得 个脉冲，打入 个当前数据，而其读出与脉冲无关，因为0C始终接地。3、总结存放器局部实验有多少个控制信号，并写出其作用。AEN :选通A; WEN :选通 W; ALUCK : ALU工作脉冲；RRD :存放器组读使能； RWR :存放器组写使能；SA: 存放器选择 A ; SB:存放器选择 B ; RCK :存放器组工作脉冲； MAROE : MAR地 址输出使能；MAREN : MAR写 使能；STEN : ST存放器写使能；OUTEN : OUT存放器写使能；CK :存放

19、器工作脉冲。计数器1、请表达程序计数器 PC、微程序计数器 尸C工作原理，两者在预置条件上有何区别？程序计数器PC工作原理如下：程序计数器是包含当前正在执行的指令的地址，当某个指令被获取，程序计数器的存储地址加一，指向顺序中的下一个指令。在程序开始执行前，必须将它的起始地址，即第一条指令所在的内存单兀地址送入程序计数器。当执行指令时，处理器将自动修改PC的内容，即每执行 条指令PC增加 个量，这个量等于指令所含的字节数，以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的，所以修改的过程通常只是简单的对PC加1,但是，当遇到转移指令如 JMP指令时，后继指令的地址必须从指令存放器中的地址字段取得。在这种情况下，下 条从内存取出的指令将由转移指令来规定，而不像通常 样按顺序来取得。微程序计数