计算机组成原理课程实验

《计算机组成原理》课程实验1=1实验内容•EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介使用说明及要求•实验一：运算器实验•实验二：移位运算实验•实验三：存储器实验和数据通路实验EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介使用说明及要求EL-JY-II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，可供大学本科学习《计算机组成原理》、《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。基本特点1、本系统采用了新颖开放的电路结构：、在系统的总体构造形式上，采用“基橱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16位计算机实验系统；也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比一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。、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，几种操作方式可按需要任意选择一种使用，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。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：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10）电源电路11）CPLD实验板（选件）12）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9.实验计算机的I/O实验10.PLD应用实验系统布局系统布局分别见图1和图2。咂柜鉴nd。a®a咂柜鉴nd。a®a凶重瞑幅骤fflS使用说明及要求本系统分为三种实验操作方式。方式一：开关控制操作；方式二：键盘控制（单片机控制）操作；方式三：PC机联机操作。本系统采用正逻辑，即“1”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；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“1”，高电平，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）上滚动显示【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。1.【系统检测】键具体操作说明（1）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一键，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【CHESYS】。（2）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：【0】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）的输出功能。按下【）】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“0“到所有总线，24位微代码显示数码管显示全0（如果其他两条总线连接有监视灯，也显示全0）；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【00（和【FF】的时候，通过观察总线上的状态显示灯即可知道哪一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【UC0PPP】，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0组（第一个8位）的全0，如果总线出错，读入哪一个为1，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【UC00Er（,表示微控总线的第0组的第0位出错，UC后的第1个0表示第0组微控总线，第2个0表示第0位），如果完全正确，显示【UC0Cor】，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0，如果完全正确，显示【UC1Cor（,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【UC1Cor】后约1S，显示为【UC2PPP】，按下【确认】键，系统检测微控总线的第2组（第二个8位）的全0,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1S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。2.【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U【CLASSSELECt】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一01+确认或1+确认实验二02+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，系统又自动恢复到【CLASSSELECt］状态。方式三：PC机联机操作方式。系统软件的安装联机按照实验指导中的要求进行实验1.1运算器实验1.1.1实验目的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。1.1.2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；预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。1.1.3实验设备EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。1.1.4电路组成本模块由算术逻辑单元ALU74LS181(U29、U30)、暂存器74LS273(U27、U28)、三态门74LS244(U31)和进位控制电路GAL芯片(U32)等组成。电路图见图1-1(a)、1-1(b)。图1-1(a)ALU电路

图1-1（b）GAL芯片进位控制电路―|CLH_OUT>[ldrTV-图1-1（b）GAL芯片进位控制电路―|CLH_OUT>[ldrTV-[ldr7>11□氏CH3119Ii-.-i2S_ivLK>2^i-DiliI.1；N_3Ur>®——|0L5>——04F1>413^~~I皿穿叫算术逻辑单元ALU是由两片74LS181构成。74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平工作方式74LS181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构成两个八位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。它们的管脚分配C0n+4和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。GND[运算数输入端（低电平有效）运算数输入端「氐电平有裁）进位输入端进位输出端运算输出端（低电平有效）比较输出端进位产生输出端《氐电平有效）进位传输输出端（低电平有裁）工作方式控制功能选择图1-274LS181管脚分配表1-1C0n+4和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。GND[运算数输入端（低电平有效）运算数输入端「氐电平有裁）进位输入端进位输出端运算输出端（低电平有效）比较输出端进位产生输出端《氐电平有效）进位传输输出端（低电平有裁）工作方式控制功能选择图1-274LS181管脚分配表1-174LS181输出端功能符号选择M=1M=0算术操作S3S2S1S0逻辑操作Cn=1（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=0「=减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11010F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11011F=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=A表1-274LS181功能表CRI_1J"20|Vcc]Q二219_I馈1DI_318_1HD2D|4I?I7D输入输出2Q|_516_17QCRCPDQ3Q|_615_16QLxxL3D|_714_16DHtHH4D|_813_15D4Q1_912二5QHfLLGNDI_1011_1CPHLxQo图1-3(a)74LS273管脚分配图1-3(b)74LS273功能表

120|Vcc凿二219MENe8YI120|Vcc凿二219MENe8YI_318_11Y2A1_417_18A7Y1_516_12Y3AI_615_17A6Y|_714_13Y4A1_813_16A5YI_912_4YGNDI_1011_15A图1-4(a)74LS244管脚分配图1-4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工作方式，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“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G为“1”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。1.1.6实验内容验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。1.1.7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；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。）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01或1,按【确认】键，监控指示灯显示为【ES01】，表示准备进入实验一程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按【确认】键，进入实验一程序，监控指示灯显示【InSt--】，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，默认为“0”，进行算术运算，也可以输入“1”，进行逻辑运算。按【确认】，显示【Cn=0】，默认为“0”，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【Ar=1】，不用改变，使用默认值“1”，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】键，监控指示灯显示【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】，可执行下一运算操作。

运算指令（S3S2S1S0)输入数据（十六进制）000000或0000101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E11110F或F表1-3运算指令关系对照表在给定LT1=34H、LT2=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，并和理论值进行比较和验证：LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）00或0F=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=0C或CF=F=F=0D或DF=F=F=0E或EF=F=F=0F或FF=F=F=II、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“0”。1.按图1—7接线图接线连线时应注意：为了使连线统一，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。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0，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。置ALU-G=1：关闭ALU的三态门U31(74LS244)；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；向数据暂存器LT1(U27,74LS273)中置数：设置数据输入电路的数据开关“D7......D0”为要输入的数值，如“01010101”；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】按钮，给暂存器LT1(U27,74LS273)送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。向数据暂存器LT2(U28，74LS273)中置数：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”；置LDR1=0：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR2=1：使数据暂存器LT2的控制信号有效。按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT1(U27，74LS273)送时钟，上升沿有效，把数据存在LT2中。置LDR1=0、LDR2=0，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确：置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU的三态门；置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数“01010101”，表示往暂存器LT1置数正确；置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数“10101010”，表示往暂存器LT2置数正确。验证74LS181的算术和逻辑功能：LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）CnT（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=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LT1和LT2分别存十六进制数“34H”和“B6H”，在给定LT1=34H、LT2=B6H的情况下，通过改变“S3S2S1S0MCn”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—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“1”，可按如下步骤对它进行清零操作。1）置S3S2S1S0M=“00000”，AR=0（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“0”。（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“1”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=0：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......D0”=“10000000”，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LT1存入数据“10000000”。4）置数据输入电路的数据开关“D7......D0”=“01111111”，置LDR1=0，使数据暂存器LT1（U28，74LS273）的控制信号无效，置LDR2=1，使数据暂存器LT2（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1丁2存入数据“01111111”，然后置LDR2=0，使数据暂存器LT2（U27，74LS273）的控制信号无效，准备执行下一步操作。5）置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU的三态门，置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数“10000000”，表示往暂

存器LT1置数正确；置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数“01111111”，表示往暂存器LT2置数正确。6）置ALU-G=0（注意先使C-G=1），S3S2S1S0M="10010”，Cn=1，不带进位操作，AR=0，#考表1-1可知此时执行“F=A加B”操作，数据总线上显示“11111111”，即“10000000”加“01111111的结果。保持LDR1=0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=0（注意先使C-G=1），S3S2S1S0M="10010”，Cn=0，即当前进位为1，AR=0，参考表1-1可知此时执行“F=A加B加1”操作，数据总线上显示“00000000”，即“10000000”加“01111111加“1”的结果，保持LDR1=0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；III、PC机联机操作方式实验实验连线：实验连线图与采用单片机键盘操作方式实验连线图一样，如图1-6所示。实验步骤：（1）将实验系统与计算机串口用实验系统的通讯电缆连接；（2）打开实验系统上的电源开关，启动实验软件:该系统打开Office文档新建Office文档卜竺I|L..：：>E该系统打开Office文档新建Office文档卜竺I|L..：：>Ekbo程序（1）搜索（jc）帮助Qi）1盅」底

冷卜①AlteraTexazInstriurienteWimlw住忧化大师附件联众世界启动网貉实名MicrosuftFawekFuint虚拟光碟尚书六号自动表格文字识别系貌St：di_tupAcrobatReader5.1MadOni>:>n.■:omFutixfem：±rk归计耸机组成原理试验系统也可以为根据提示设置相应参数（下图）：（本系统为8位机）系统设置系统设置，（3）在下面的界面中，按【确定】后，再按键盘上【联机】键，系统监控指示灯上显示PC-Con】,然后显示【8】，表示联机通讯成功，如果没有显示【Pc-Con】就显示【8】，则联机通讯没有成功，可检查系统。（4）联机通讯成功后，自动进入实验选择界面:理-t计算机组成原理,¥1.试验课题建）系统复位（S）试验资料廷）查看（V）筋□点击试卜面的界面|-加-.小试蓝二忌算器实验U试验说明:••…9试验步骤+1••妙试验二+卜妙试拖三+卜。试验四+|・。试验五捡-前诚“实”号+1••念试验七实验课程目录稼位运篁实验存储部件实验微程序控制器组成微程序设计试验再点击试验说踽成查看试验步骤过程，带移位的计算机组成试验然后点击试验步骤，出现P1）在数据总线上输入有效十六进制数据，按"Ldrl”，数据送入暂存器1，观察数据的走向;2）在数据总线上输入有效十六进制数据，按"Ldr2"，数据送入暂存器，凯察数据的走向;暂存器1IXXHLdrl运算器ALU暂存器2|XXH1Ldr2IIIIIII三态门数据总线XXHXXH1ALUG3）参考实验一的功能表表1—1,在S3...Cn上输入有效数据组合，然后点击其上面的红色区域进行运算，运算器按规定进行运算，运算结果送入三态门，观察数据的走向；4）按"ALUG”，运算结果送入数据总线，观察数据的走向，观察数据总线指示灯显示的结果是否正确。1.1.8报告要求实验记录：所有的运算结果，故障现象及排除经过；通过本次实验的收获及想法。1.2移位运算实验1.2.1实验目的掌握移位控制的功能及工作原理1.2.2预习要求了解8位双向移位寄存器74LS299的功能、弓I出端功能符号和管脚分配;预习移位运算电路的工作原理。1.2.3实验设备EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。1.2.4电路组成图2-1(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。SQ匚1=岛匚Dtf/06UD4/Q4SQ匚1=岛匚Dtf/06UD4/Q4匚D2/Q2匚DO/MOUqy匚at匚:Z1VCC二］明二|腿FT^□1>7/47邮ZDDgfiZ3D3/Q3两二1CP明~31方式选择端ID®喝,左移输入端CP时邑，E2输出CRQo‘，Q7,串僦出端DO/QO〜D?/Q7并僦出端74LS础的管脚分配图2-2(b)74LS299引出端功能符号输入并行输K隔出串行输出工作方式CR岛S2EECPDslDsrDq/QqDj/D^DJQsDJQQo'LxLLLxxxLL•a'*■,L-LLL清除LLLLLxxxLL……LLLLHLLLLxxxQocQ10QgoQ70QqqQ网HxxLLLHxXQooQ10QsoQ70QooSHLHLLtxhHSQ&nH%HLHLLfxLLQottQstiQchLQca仁1核HHLLLtHxQinQanQ；nHQihH左移HHLLLtLxQinQ^ti……Q衡LQiuLHHHxXtXX&%如弓置数表2-174LS299的功能表1.2.5工作原理移位运算实验电路的功能由S1、S0、M控制，具体功能见表2-2：299-GS1S0M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直数表2-21.2.6实验内容输入数据，利用移位寄存器74LS299控制进行移位。1.2.7实验步骤开关控制操作方式实验说明：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“0”。1.按图2—3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2-3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“1”状态，所对应的指示灯亮。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=1,299-G=1,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S0=1,S1=1,参考功能表表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=1，完成置数的过程。不带进位移位：置299-G=0,S0=1,S1=0,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“00000100”，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=1,再按【单步】即可实现右移操作。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“1”状态。先按步骤(1)置数，然后置299-G=0,S0=1,S1=0,M=1,参考功能表表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“1”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“1”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=1,M=1，再按【单步】即可实现带进位右移操作。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。1.2.8实验报告要求实验记录：所有的运算结果，故障现象及排除经过；通过本次实验的收获及想法。

1.3存储器实验和数据通路实验（选做）1.3.1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。1.3.2预习要求预习半导体静态随机存储器6116的功能。1.3.3实验设备EL-JY-II8型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。1.3.4电路组成电路图见图3-1，6116的管脚分配和功能见图3-2。A505A606A7D7AK2A1OCFWR图3-2（a）6116管脚分配A0DOA505A606A7D7AK2A1OCFWR图3-2（a）6116管脚分配A0DOA1D1A2D2A3D3A4D4A5D5A6D6A7D7A8A9A10CEWRA0DOAlDIA2D2A3D3A4D4A5D5A6D6电路D7A9A10CEWRCEWR输入/输出HXX不选择nLHL读LH写LL写图3-2（b）6116功能L-J•Ea1.3.5工作原理实验中的静态存储器由2片6116（2KX8）构成，本实验仅使用了一片（8位，另一片是为16位机准备的）。其数据线D0〜D7接到数据总线，地址线A0〜A7由地址锁存器（74LS273）给出。黄色地址显示灯MA7-MA0与地址总线相连，显示地址总线的内容。数据经三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。因地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10接地，所以其实际容量为28=256字节。6116有三个控制线，/CE（片选）、/R（读）、/W（写）。其写时间与T3脉冲宽度一致。1.3.6实验内容学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。组成计算机数据通路，实现计算机的运算并存储功能。（选做，只提供开关控制操作方式实验步骤，见附加实验）注：6116为静态随机存储器，如果掉电，所存的数据全部丢失！1.3.7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3—4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；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3—4实验三键盘实验接线图2.写数据在监控指示灯滚动显示【CLASSSELECt】时按【实验选择】键，显示【ES--__】输入03或3,按【确认】键，监控指示灯显示为【ES03】，表示准备进入实验三程序，也可按【取消】