《计算机组成原理》实验指导书

《计算机组成原理》

实验指导书TOC\o"1-5"\h\z第一部分 EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介 1第二部分 使用说明及要求 5实验一 运算器实验 12实验ニ 移位运算实验 24实验三 存储器实验和数据通路实验 29实验四 微程序控制器的组成与实现实验 36实验五 微程序设计实验 45实验六、 简单实验计算机组成与程序运行实验 53实验七、 带移位运算实验计算机组成与程序运行实验 65实验ハ、 复杂实验计算机组成与程序运行实验 77实验九、 实验计算机的I/O实验 93实验十、 总线控制实验（选做） 103实验十ー、可重构原理计算机组成实验（选做） 105实验十二、简单中断处理实验（选做） 110实验十三、基于重叠和流水线技术的CPU结构实验（选做） 116实验十四、RISC模型机实验（选做） 122第一部分 EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介EL-JY-H型计算机组成原理实验系统是为计算机组成原理课的教学实验而研制的,涵盖了目前流行教材的主要内容,能完成主要的基本部件实验和整机实验,可供大学本科、专科、成人高校以及各类中等专业学校学习《计算机组成原理》、《微机原理》和《计算机组成和结构》等课程提供基本的实验条件，同时也可供计算机其它课程的教学和培训使用。ー、基本特点:1、本系统采用了新颖开放的电路结构:（1）、在系统的总体构造形式上，采用“基板+CPU板”的形式,将系统的公共部分,如数据的输入、输出、显示单片机控制及与PC机通讯等电路放置在基板上，它兼容8位机和16位机，将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放在CPU板上，而CPU板分为两种：8位和16位，它们都与基板兼容,同一套系统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验，用户可根据需要分别选用8位的CPU板来构成8位计算机实验系统或选用16位的CPU板来构成!6位计算机实验系统;也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比ー套略多的费用而拥有两套计算机实验系统,且使用时仅需更换CPU板,而不需做任何其它的变动或连接，使用十分方便。（2）、本系统提供有面包板和CPLD实验板（可选），学生能自己设计实验内容，达到开拓思维,提高创新和设计能力的目的。2、本系统上安装有63个拨动开关、4个按钮开关和65个发光二极管,既可在单片机的控制下进行编程和显示，完成实验，也可与PC机联机使用，可在PC机上进行编程、传送、装载程序、调试和运行等操作;还可以手动的方式完成全部的实验,并具备单步执行一条微指令、单步执行一条机器指令、连续运行程序、联机打印等功能,儿种操作方式可按需要任意选择ー种使用，切换方便。3、控制器采用微程序方案,支持动态微程序设计,微程序指令的格式及定义均可由用户自行设计并装入由EEPROM构成的控存中。4、在显示功能上，采用了红、黄、绿三种颜色的指示灯以及数码管多种形式的显示方法,使整个系统更加美观大方。二、系统组成:本系统由两大部分组成：1、基板：本部分是8位机和16位机的公共部分,包括以下几个部分：1）数据输入和输出电路2）显示及监控电路3）脉冲源及时序电路4）数据和地址总线5）8255扩展实验电路6）单片机控制电路和键盘操作部分7）与PC机通讯的接口电路8）主存储器电路9）微代码输入及显示电路9）电源电路10）CPLD实验板（选件）11）自由实验区（面包板）2.CPU板:本板分为8位机和16位机两种,除数据总线和地址总线分别为8位和16位以外,都包括以下几个部分:1）微程序控制器电路2）运算器电路3）寄存器堆电路4）程序计数器电路5）指令寄存器电路6）指令译码电路7）地址寄存器电路8）数据和控制总线电路三、参考实验:.运算器实验.移位控制实验.存储器实验及数据通路实验（选做）.微程序控制器实验.微程序设计实验.基本实验计算机组成与程序运行实验.带移位运算实验计算机的组成与程序运行实验.复杂实验计算机的组成与程序运行实验.实验计算机的I/O实验.PLD应用实验四、系统布局:自由布线区24位微代码输入及显示电路电源单片机控制及接口电路PLD实验电路8255接口电路脉冲源及时序电路输出显示电路I/O控制电路数据总线主存储器电路地址总线监控灯键盘区数据输入电路显示灯电路控制开关电路图1基板布局运算器电路指令译码器电路微程序控制器电路指令寄存器电路寄存器堆电路数据总线地址寄存器电路控制总线读写控制电路程序计数器电路第二部分 使用说明及要求.本系统分为三种实验操作方式:方式ー:开关控制操作;方式二：键盘控制操作;方式三:PC机联机操作。.本系统采用正逻辑,即“「‘代表高电平,“0”代表低电平；.指示灯亮表示相应信号为高电平,熄灭表示相应信号为低电平;.实验连线时应按如ド方法:对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上:.为保证实验的成功，每次实验之前均应认真阅读实验指导书,接线要按要求,确保正确无误且接触良好;.应严格按照实验指导书的实验步骤和先后顺序进行实验，否则有可能造成实验不成功甚至损坏芯片。方式一:开关控制操作方式:.在各种控制信号中,有的是低电平有效,有的是高电平有效，请注意区别，具体可参见实验指导。.总线是计算机信息传输的公共通路。为保证总线信息的正确无误，总线上每次只能有一个控制信号有效,如果同时有两个或两个以上信号同时有效，会产生总线竞争而造成冲突甚至损坏芯片。故每次开始实验操作时均要先置相应控制开关电路的控制信号为“「‘，飽平，对应的指示灯亮。方式二:键盘控制操作方式:系统通电,K4开关拨到OFF,监控指示灯(数码管,以下数码管均指监控指示灯)h滚动显示【CLASSSELECt],在该状态下，整个键盘可用键分别为:系统检测键:按下该键,数码管显示【CHESYS】,即CHECKSYSTEM的缩写)，进入系统自检程序,具体说明见后述说明。实验选择键：按下该键，数码管显示【ES__】，进入实验课题选择，具体说明见后述说明。联机键：按下该键，系统进入与上位机通讯状态,当与计算机联机成功，数码管显示[Pc-Con],最后显示【8】，表示联机通讯成功。除了上述三个键有效外,其余按键系统均不响应。.【系统检测】键具体操作说明:.当在监控指示灯显示【CLASSSELECt】时按下该键，显示变为【CHESYS】(CHECKSYSTEM),进入系统自检，此时，只要按下键盘上任意ー键，数码管后两位就显示该键所对应的键盘编码,前四位显示对应电路的名称——8255。例如:我们按下2号键,对应的显示为【825502】,然后返回显示【CHESYS】;按下F号键,对应的显示为［82550F］,然后返回显示［CHESYSlo.在系统检测状态,按下【取消】键,则退出系统检测程序。3）,对于键盘上的【0】号键和【1】键,除了显示其键盘编码外,还有第二功能:【〇】键的第二功能说明:检测所有总线（数据总线、控制总线、微控制总线）的输岀功能。按下【0】号键后,监控指示灯显示【825500】后,约过0.5S,系统首先显示【UCDC00】,自动送“。“到所有总线，24位微代码显示数码管显示全〇（如果其他两条总线连接有监视灯，也显示全O）;此时，系统等待按【确认】键。当按下【确认】键后，数码管显示变为【UCDCFF】,系统自动送所有总线FF,24位微代码显示数码管显示全1（如果其他两条总线连接有监视灯，也显示全1）,此时系统等待按【取消】键退出该项功能检测。在总线输出【〇〇】和【FF】的时候,通过观察总线上的状态显示灯即可知道哪ー组总线上的哪一位出错。【1】键的第二功能说明：检测所有总线（数据总线、控制总线、微控制总线）的输入功能。按下【1】号键后,显示【825501】后，系统等待按【确认】键,按下【确认】键后，系统显示【UCOPPP】,此时需把K4从“OFF”状态拨向“ON”状态，把开关MS1-MS24拨为全0,再次按下“确认”键,系统读入微控总线的第〇组（第一个8位）的全0,如果总线出错,读入哪ー个为!,在数码管上就位显示对应的错误位号（如果第一个（低）8位的第0位出错,则显示【UCOOEr】,表示微控总线的第〇组的第。位出错，UC后的第1个〇表示第〇组微控总线，第2个〇表示第。位）,如果完全正确,显示【UCOCor】,约过1S,显示变为【UC1PPP】,按下【确认】键，系统检测微控总线的第1组（第二个8位）的全。,如果完全正确,显示【UCICor】,若有哪一位有错误，错误信息的显示与第一组显示相同;在显示【UCICor】后约!S.显示为【UC2PPP】,按下翻认】键,系统检测微控总线的第2组（第二个8位）的全。,如果完全正确,显示【UC2Cor】,若有哪一位有错误，错误信息显示的与第一组显示相同；当三组全检测完毕，显示变为［CHEEND］（CHECKEND）,约IS后，显示【OFF】,此时把K4开关拨回到OFF,则又回到系统检测最开始部分。.【实验选择】键具体操作说明:当显示（CLASSSELECt】时按下该键,数码管显示变为【ES--_】,系统打开键盘,等待通过数字键盘输入实验课题代码，输入相应的课题代码后，按【确认】键进入该实验，在输入的过程中，可通过按【取消】键修改输入，在显示【ES--_】状态连续按【取消】键,即可退出实验选择功能,返回到【CLASSSELEQ】状态。实验课题与输入代码对应关系如下:实验课题输入代码及按键实验ー01+确认或1+确认实验ニ02+确认或2+确认实验三03+确认或3+确认实验四04+确认或4+确认实验五05+确认或5+确认实验六06+确认或6+确认实验七07+确认或7+确认实验ハ08+确认或8+确认实验九09+确认或9+确认注意:1）,在采用单片机键盘控制操作方式实验时,必须把K4开关置于【OFF】状态,否则系统处于自锁状态，无法进行实验;2）•除说明了的除外,本实验方式中提到的数码管（显示）均指监控指示灯的显示。各实验课题均相同。.【联机】键说明当在数码管显示【CLASSSELECt】时按下该键，系统进入上位机监控实验状态,所有按键全都封闭,除【RST】（复位）键外，所有的实验操作全由上位机控制。当退出联机实验状态后,系统乂自动恢复到【CLASSSELECt】状态。方式三:PC机联机操作方式。1.系统软件的安装:打开随机光盘上的安装文件路径:光盘盘符:\lgds\计算机组成原理\EL-JY-n\Vl一安装盘:双击Setup图标,出现下面界面:ん型! Welcometothe计算机组成原理V1版Setupprogram.Thisprogramwillinstalli十算机组成原理ノ°VI版onyourcomputer.ItisstronglyrecommendedthatyouexitallWindowsprogramsbeforerunningthisSetupprogram.ClickCanceltoquitSetupandthencloseanyprogramsyouhaverunning.ClickNexttocontinuewiththeSetupprogram.WARNING:Thisprogramisprotectedbycopyrightlawandinternationaltreaties.Unauthorizedreproductionordistributionofthisprogram,oranyportionofitzmayresultinseverecivilandcriminalpenalties,andwillbeprosecutedtothemaximumextentpossibleunderlaw.Next>ICancel单击Next继续安装,出现

单击Yes,界面为:在Serial处输入任意字母和数字组合的序列号,单击Next,继续安装:选择安装路径后,单击Next,下ー步:安装完毕后，出现ド面的界面,单击Finish完成安装:

ュ计尊机组成原理一VI版安装2.联机按照实验指导书中的要求进行实验。实验一 运算器实验ー、实验目的:1.掌握运算器的组成及工作原理;了解4位函数发生器74LS181的组合功能,熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程;验证带进位控制的74LS181的功能。二、预习要求:!复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理;2预习实验步骤,了解实验中要求的注意之处。三、实验设备;EL-JY-II型计算机组成原理实验系统ー套，排线若干。四、电路组成;本模块由算术逻辑单元ALU74LS181（U29、U30）、暂存器74LS273（U27、U28）、三态［74LS244CU31）和进位控制电路GAL芯片（U32）等组成。电路图见图l-l（a）、图1-1(a)ALU电路

算术逻辑单元算术逻辑单元ALU是由两片74LS181构成。74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1,SO、M、Cn决定。高电平工作方式74LS18I的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2«两片74LS273构成两个ハ位数据暂存器,运算器的输出采用三态门74LS244o它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。二iii二-B-AsssscN-F-F-FNG012123456789111432109876543二iii二-B-AsssscN-F-F-FNG012123456789111432109876543222221111111BiAO〜A3运算数输入端（低电平有效）A2B〇〜B3运售数输入端低电平有效）B2Cn进位输入端A3进位输出端B3F(rF3运算输出端（低电平有效）FgFたb比较输出端C0n+4Fg进位产生输出端（t氐电平有效）FpFp进位传输输出端（低电平有效）Fa=bM工作方式控制F3S〇〜S3功能选择Vcc1111图1-2 74LS181管脚分配 表!-2 74LS181输出端功能符号74LS181功能表见表1-1,其中符号“+”表示逻辑“或”运算,符号“*”表示逻辑“与”运算,符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。

选择M=1M=0算术操作S3S2S1SO逻辑操作Cn=l（无进位）Cn=0（有进位）0000F=/AF=AF=A加10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10010F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10011F=0F=i«1(2的补)F=00100F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10101F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B)加A*/B加10110F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A减B0111F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1000F=/A+BF=A加A*BF=A加A*B加11001F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加!1010F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1F=A*BF=A*B减1F=A*B1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=Ak)CRI_1」20Vcc]Q匸2k)CRI_1」20Vcc]Q匸2198Q]D=3188D2DI 4177D2Q匚5167Q3Q匸6156Q3DI 7146D4DI8135D4Q匸9125QGNDI1011CP图1-3(a)74LS273管脚分配输入输出CRCPDQL x xH t HH t LH L xLHLQo图1-3(b)74LS273功能表1J20219318417516615714g139121011VCC由1Y8A2Y7A1J20219318417516615714g139121011VCC由1Y8A2Y7A3Y6A4Y5A111コ匸iii输入输出ENAYLLLLHHHXZ图1-4(b)H-高电平L・低电平X一任意z一高阻图14(a)74LS244管脚分配五、工作原理:运算器的结构框图见图1-5：74LS244功能数据总线(DLDR1数据暂存器1BUS)S3S2S1S0M Cnl ARALU«ー进位控制电路一ALU-G数据输入电路DU-GALUJ1三态门图!-5 运管器的结构例算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位运算器,两片74LS181以并/串形式构成8位运算器。它可以对两个八位二进制数进行多种算术或逻辑运算,74LS181有高电平和低电平两种丄作方式,高电平方式采用原码输入输出,低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制,ALU-G为“〇”时、三态门开通，此时其输出等于其输入:ALU-G为"「’时，三态门关闭,此时其输出呈高阻。两片74LS273作为两个八位数据暂存器,其控制信号分别为LDR1和LDR2,当LDR1和

LDR2为高电平有效时,在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。六、实验内容:验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。七、实验步骤:I、单片机键盘操作方式实验注:在进行单片机键盘控制实验时,必须把开关K4置于“OFF”状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验。.实验连线（键盘实验）：实验连线图如图1—6所示。（连线时应按如下方法:对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;图1-6 实验ー键盘实验连线图.实验过程:在监控指示灯滚动显示【CLASSSELECt】时按【实验选择】键,显示【ES___]输入01或1,按【确认】键,监控指示灯显示为【ES01],表示准备进入实验ー程序，也可按【取消】键来取消上一步操作,重新输入。再按【确认】键,进入实验ー程序，监控指示灯显示【InStー】,提示输入运算指令，输入两位十六进制数（参考表1-3和表1—1）,选择执行哪种运算操作。按【确认】键,监控指示灯显示【Lo=0】,此处Lo相当于表1-1中的M,飄A为“〇”,进行算术运算，也可以输入“ド,进行逻辑运算。按【确认】,显示【Cn=0】,默认为“〇”,由表1-1可见,此时进行带进位运算，也可输入“1”，不带进位运算（注：如前面选择为逻辑运算，则Cn不起作用）。按【确认】,显示【Aul】,不用改变,使用默认值つ”，按【确认】，显示【DATA】,提示输入第一个数据，输入十六进制数【34H】,按【确认】,显示【DATA】,提示输入第二个数据,输入十六进制数【B6H】,按【确认】健,示灯显示【FINISH】,表示运算结朿,可从数据总线显示灯观察运算结果。再按【确认】后

示灯显示【FINISH】,表示运算结束,可从数据总线显示灯观察运算结果。再按【确认】后监控显示灯显示【ES01],可执行下ー运算操作。运算指令（S3S2SISO)输入数据（十六进制）000000或〇000101或1001002或2001103或3010004或4010105或5011006或6011107或7100008或8100109或910100A或A10110B或B11000C或C11010D或D11100E或E1111OF或F表1-3运算指令关系对照表在给定LT1=34H、ET2=B6H的情况下,改变运算器的功能设置,观察运算器的输出,填入表中，井和理论值进行比较和验证:LT1S3S2SIS0M=0（算术运算）M=l（逻辑运算）Cn=l（无进位）Cn=0（有进位）00或〇F=F=F=01或1F=F=F=02或2F=F=F=03或3F=F=F=04或4F=F=F=05或5F=F=F=06或6F=F=F=07或7F=F=F=08或8F=F=F=09或9F=F=F=0A或AF=F=F=0B或BF=F=F二0C或CF=F=F=0D或DF=F=F=0E或EF=F=F=OF或FF=F=F=

n、开关控制操作方式实验注:为了避免总线冲突,首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态（所对应的指示灯亮。）本实验中所有控制开关拨动,相应指示灯亮代表高电平“1”,指示灯灭代表低电平“〇”。按图1-7接线图接线:连线时应注意:为了使连线统ー,对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。图1-7实验ー开关实验接线图图1-7实验ー开关实验接线图图1-7实验ー开关实验接线图通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数:注意:本实验中ALU-G和C-G不能同时为O,否则造成总线冲突,损坏芯片!故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。1)置ALU-G=1:关闭ALU的三态门U31(74LS244);再置C-G=O：打开数据输入电路的三态门;2)向数据暂存器しT1(U27,74LS273)中置数：(1)设置数据输入电路的数据开关“D7……DO"为要输入的数值,如“01010101”；(2)置LDR1=1:使数据暂存器LT1(U27,74LS273)的控制信号有效,置LDR2=0:使数据暂存器しT2(U28,74LS273)的控制信号无效:(3)按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器しT1(U27,74LS273)送时钟,上升沿有效,把数据存在ET1中。3)向数据暂存器しT2(U28,74LS273)中置数:(1)设置数据输入电路的数据开关“D7……D0”为想要输入的数值，如“10101010”；(2)置LDR1=O:数据暂存器しT1的控制信号无效;置LDR2=1;使数据暂存器ET2的控制信号有效。(3)按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮,给暂存器しH(U27,74LS273)送时钟,上升沿有效,把数据存在ET2中。(4)置LDR1=O、LDR2=0,使数据暂存器しT1、ET2的控制信号无效。4)检验两个数据暂存器しH和しT2中的数据是否正确:(1)置C-G=L关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=O,打开ALU的三态门;(2)置“S3s2S1S0M”为“11111”,数据总线显示灯显示数据暂存器ET1中的数“0101010ド，表示往暂存器しT1置数正确;(3)置“S3s2S1S0M”为“1010ド’,数据总线显示灯显示数据暂存器しT2中的数"10101010",表示往暂存器しT2置数正确。3.验证74LS18I的算术和逻辑功能:LT1ET2S3S2S1S0M=0(算术运算)M=1(逻辑运算)Cn=l(无进位)Cn=0(有进位)34HB6H0000F=F=F=0001F=F=F=0010F=F=F=0011F=F=F=0100F=F=F=0101F=F=F=0110F=F=F二0111F=F=F=1000F=F=F=1001F=F=F=1010F=F=F=1011F=F=F=1100F=F=F=1101F=F=F=1110F=F=F=1111F=F=F=按实验步骤2往两个暂存器しT!和しT2分别存十六进制数‘34H”和“B6H”,儲定しT1=34H、LT2=B6H的情况下,通过改变“S3S2SlS0MCn”的值来改变运算器的功能设置,通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F,填入下表中,参考表1一1的功能表,分析输出F值是否正确。4.验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能:1)进位标志CY清零:进位标志指示灯CY初始状态为灭,表示当前进位为“ド,可按如下步骤对它进行清零操作。(1)置S3s2S1SOM="00000”，AR=O(AR为进位控制信号)；(2)按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，进位标志指示灯CY亮，表示当前进位为“〇”。2)验证带进位运算及进位的锁存功能：(1)首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“ビ状态,所有对应的指示灯亮。(2)置ALU-G=1:关闭ALU的三态门U31(74LS244);再置C-G=O:打开数据输入电路的三态门;(3)置数据输入电路的数据开关“D7 DO"="10000000"(置LDR1=1,使数据暂存器しT1(U27,74LS273)的控制信号有效,置LDR2=0,使数据暂存器LT2(U28,74LS273)的控制信号无效,按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】往暂存器しT1存入数据"10000000"〇(4)置数据输入电路的数据开关“D7……DO”=“01111111"，置LDR1=O,使数据暂存器しT1(U28,74LS273)的控制信号无效,置LDR2=1,使数据暂存器ET2(U27,74LS273)的控制信号有效，按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】往暂存器しT2存入数据“01111111”，然后置LDR2=0,使数据暂存器しT2(U27,74LS273)的控制信号无效，准备执行下ー步操作。（5）置C-G=l,关闭数据输入电路的三态门,然后再置ALU-G=O,打开ALU的三态门,置“S3s2S1S0M”为“111U”,数据总线显示灯显示数据暂存器しH中的数*,1000000〇”，表示往暂存器しT1置数正确:置“S3S2S1S0M”为“1010ド，数据总线显示灯显示数据暂存器しT2中的数“011111U”,表示往暂存器しT2置数正确。（6）置ALU-G=O（注意先使C-G=D,S3s2S1SOM=“10010"，Cn=l,不带进位操作,AR=O,绣表1-1可知此时执行“F=A加B”操作，数据总线上显示“11111111”,即“1000000〇”加“01111111”的结果。保持LDR1=O和LDR2=0,检查是否产生进位溢出，按一下【单脉冲】，进位指示灯CY亮，表示无进位溢出;（7）置ALU-G=O（注意先使C-G=l）,S3s2S1SOM=“10010”，Cn=O,即当前进位为1,AR=O,参考表1-1可知此时执行“F=A加B加ド操作，数据总线上显示“00000000”,即“10000000”加“011111"”加“「'的结果，保持LDR1=O和LDR2=0,检查是否产生进位溢出，按一下【单脉冲】,进位指示灯CY熄灭，表示有进位溢出;实验ニ移位运算实验ー、实验目的:掌握移位控制的功能及工作原理二、预习要求:.了解8位双向移位寄存器74LS299的功能、引出端功能符号和管脚分配;.预习移位运算电路的工作原理。三、实验设备:EL-JY-H型计算机组成原理实验系统ー套，排线若干。四、电路组成:

图2-1(a) GAL进位控制电路图24(b)移位电路本模块由逻辑控制单元(由一片GAL构成)U34和带三态输出的移位寄存器74LS299等组成。74LS299具有并行接数、左移、右移、保持等功能,且具有三态输出。其功能和管脚分配见表2-1和图2-2。ZR510U33D2/QsUDO/QOUQo,UCRUZR510U33D2/QsUDO/QOUQo,UCRUGNDU功能表演ゴODZ3Dナコ二i :选择端74LS299ALUJ2输2®:输入端一一輸入站虫，E2 输出使能控制端CR 清除端Qo'，Q’ 串彳谢出端DO/Q0〜D7/Q7 并行输出端输入并行 输入隔出串行输出工作方式CRSjS2EECPDslDsrD/QoDi/D?…DJQgD7/Q7Qo'Q?fL x L L L x xxL L L L L x xxL L ……L LL L L LLLLL清除H LLLLxxxH xx LLlhxxQooQ10 QgoQ?oQooQ10 QeoQ70QooQ70QooQ70保持H L H L L t x HH L H L L t x LH Qon Qsn Q6nL Qon Qsn Q6nHQgLQ6n右移H H L L L t H xH H L L L t L xQinQ2n Q7nHQinQzn Q7nLQlnHQinL左移HHHxxtxxる4 ……由ウ由ラ直数表2-1 74LS299的功能表

图!-2(a) 74LS299的管脚分配 图2-2(b)74LS299引出端功能符号五、工作原理:移位运算实验电路的功能由SI、SO、M控制,具体功能见表2-2：299-GS1soM功能000X保持0100循环右移0101带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移111X置数表2-2六、实验内容:输入数据,利用移位寄存器74LS299控制进行移位。七、实验步骤I、单片机键盘操作方式实验。注:在进行单片机键盘控制实验时,必须把K4开关置于“OFF”状态,否则系统处于自锁状态,无法进行实验。实验连线:实验连线图如图2—3所示。连线时应按如下方法:为了连线统ー,对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。图2—3实验ニ键盘实验接线图2.实验过程：在监控指示灯滚动显示【CLASSSELECt]时按【实验选择】键，显示【ES___]输入02或2,按【确认】键，监控指示灯显示为【ES02],表示准备进入实验二程序，也可按【取消】键来取消上一步操作,重新输入。再按【确认】键,进入实验ニ程序,显示为[E1E0-](提示输入299操作指令(参考表2—2,E1E0相当于299—G,二进制“U”为关闭输出,“00”为允许输出）,输入二进制数“””,关闭输出,在输入过程中,可按【取消】键进行输入修改。按【确认】键,监控指示灯显示【Lo=0],可输入二进制数“0”或“1”，止处L。相当于表2—2的M,即控制是否带进位进行移位，默认为“〇”，不带进位移位。输入“ド，选择带进位操作。按【确认】键，监控指示灯显示【SOS「】,提示输入299移位控制指令（参考表2—2）,输入二进制数“U”，对299进行置数操作。按【确认】键，监控指示灯显示【DATA】,提示输入要移位的数据，输入十六进制数“02”，按【确认】,显示[PULSE],此时按【单步】,绿色数据总线显示灯ー闪显示“00000010”,表示数据已经存入299移位寄存器,可对它进行移位控制。监控指示灯显示【ES02],按【确认】键,进行移位操作，显示为【E1E0ー】,提示输入299操作指令（参考表2—2,E1E0相当于299—G,二进制，“"”为关闭输出“00”为允许输出）,输入二进制数“00”，允许输出，在输入过程中，可按【取消】健进行输入修改。按【确认】键,监控指示灯显示【しo=0】,和前面一样,输入“ド,选择带进位操作。按【确认】键,监控指示灯显示【SOS1ー】,提示输入299移位控制指令（参考表2—2）,输入二进制数“0ド，表示对输入的数据进行循环右移,显示【PULSE】,按【单步】键，则对十六进制数据“02”执行一次右移操作。数据总线指示灯显示“1000000ド，进位红色指示灯Z灭,表示进位移出到数据总线，再按【单步】,数据总线指示灯显示“01000000”,进位指示灯亮,表示数据总线有“ド移到进位指示灯Z上,连续按【单步】,可以单步执行，按【全速】键，监控指示灯显示【Run】,则可连续执行移位操作。观察数据总线显示灯的显示变化,判断结果是否正确。II、开关控制操作方式实验本实验中所有控制开关拨动,相应指示灯亮代表高电平“ド,指示灯灭代表低电平‘‘0”。2.按图2—4接线:连线时应注意:对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。图2—4实验二开关实验接线图为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平''ド状态,所对应的指示灯亮。2.不带进位移位操作过程:(以左移为例)开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。置数:置C-G=l,299-G=l,通过数据输入电路输入要移位的数据,置D7--D0=“00000010”,然后置C-G=0,数据总线显示灯显示“00000010”，置SO=1,Sl=l,参考功能表表2—2可见，此时为置数状态,按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮,置C-G=l,完成置数的过程。不带进位移位：置299-G=0,SO=1,S1=O,M=0,参考功能表表2—2可见，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“00000010”,按【单步】,数据总线显示灯显示 “0000010〇”，此时按一次【单步】，数据总线显示的数据向左移动一位。连续按【单步】,观察不带进位移位的过程。如想进行右移，参考表2—2可见,置S0=0,S=l,再按【单步】即可实现右移操作。(3)带进位移位首先观察运算器电路上的进位指示灯Z的状态,灯亮表示进位为“1”，灯灭表示进位为“0”，通电进位指示灯亮,进位为“ド状态。先按步骤(1)置数，然后置299-G=0,SO=1,S1=O,M=l,参考功能表表2—2可见，此时为带进位循环左移状态,数据总线显示灯显示“00000010”，按【单步】按钮，数据总线显示灯显示“00000101",进位指示灯灭，表示进位“ド’已经移进数据总线，连续按【单步】.当数据总线显示灯显示“10100000”时，再按【单步】,数据总线显示灯显示“01000000”,进位指示灯亮，表示数据总线有“「‘移出到进位指示灯上。连续按【单步】,观察带进位移位的过程。如想进行带进位右移,参考表2-2可见,置S0=0,S=l,M=l,再按【单步】即可实现带进位右移操作。3.按以上的操作方法验证表2—2所列的移位运算试验电路的所有功能。3.实验三存储器实验实验目的:掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。了解运算器和存储器如何协同工作。二、预习要求:二、预习要求:预习半导体静态随机存储器6116的功能。实验设备:EL-JY-II8型计算机组成原理实验系统ー套,排线若干。四、电路组成:电路图见图3-1,61路的管脚分配和功能见图3-2。gDlsgls然叁ズ答iiAiof；MDO1MD7MDJ161162MDJ2图3-1存储器电路AOA1A2A3A4筮熊A9A1OCEWRDDDDDDDDCEWR输入/输出HAOA1A2A3A4筮熊A9A1OCEWRDDDDDDDDCEWR输入/输出HXX不选择LHLLLHLLL图3-2(b) 6116功能3-2(a) 6116管脚分配图3-3五、工作原理:实验中的静态存储器由2片6116