计算机组成原理实验

计算机组成原理实验第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五运算器存储器微控器时序电路地址/数据开关数据总线控制信号开关电源开关第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五74LS2732片分别组成数据寄存器DR1、DR274LS2998位移位寄存器74LS2452片分别组成输入三态门和输出三态门AUJ3数据输出排针2.存储器模块（PRAMUNIT）静态RAM611674LS273地址寄存器74LS161PC寄存器AUJ5数据输出排针ADJ6PC输出排针地址指示灯AD7~AD01.运算器模块（ALUUNIT）SN741812片组成8位算术逻辑单元第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五3.微控器模块（MICRO-CONTROLLERUNIT）E2PROM2816控存（3片,24位）MK23~MK024位微代码输入开关MD23~MD024位数据指示灯UA5~UA06位微地址指示灯4.时序电路（STATEUNIT）Ø

时钟源START微动开关KK2微动开关第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期五5.数据/地址开关SWJ3数据/地址排针D7~D0

数据/地址指示灯及开关指示灯亮——0指示灯灭——1实验仪上所有指示灯均按此规定6.数据总线（BUSUNIT）数据总线由若干排针组成，B7~B0，总线指示灯指示总线数据几点要求:1.实验完成后请将排线理好放入实验箱内。2.将电源线放入实验箱内。第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期五实验一运算器实验实验目的1.掌握运算器的数据传送通路。实验设备TDN-CM实验系统实验内容1.实验电路分析（实验手册P2）图1-12.电路连接（实验手册P3）图1-2T4——KK2ALU单元与二进制控制信号开关之间的连接：S3~S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B2.验证运算器的组合功能。数据单元SW-B与控制信号开关单元之间的连接。排线连接时注意排线的颜色，中间不要扭转。第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期五ALU的数据输出与总线连接：AUJ3——总线单元3.运算器功能验证步骤：（1）数据置入DR1、DR2DR1：01100101DR2：10100111（具体步骤见讲义P2）（2）检验DR1、DR2的数据输入是否正确（P3第一段）（3）验证运算器功能通过搬动S3~S0、Cn、M的二进制开关，观察运算器的输出结果，与已经算出的表1-1的结果相比较。数据开关与数据总线的连接：SWJ3——总线单元*在进行电路连接时一定要关掉电源。第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期五功能表验证举例：S3~S0=0100教材P31ALU功能表M=0（算术运算）Cn=1（无进位）A加(A·B反)A=01100101B=10100111BB反=01011000(A·B反)=01000000（逻辑与）A加(A·B反)=10100101=A5H（算术加）Cn=0（有进位）A加(A·B反)

加1=A6HM=1（逻辑运算）（A·B）反（A·B）：01100101·10100111=00100101（A·B）反：11011010=DAH实验一完第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期五存储器时序电路地址/数据开关数据总线实验二模块图第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期五实验二存储器实验实验目的掌握静态随机存储器RAM的特性及读写方法。实验设备TDN-CM实验系统实验内容1.实验电路分析（实验手册P12图2-1）静态RAM6116，2k×8；AR地址寄存器(74LS273)；地址指示灯AD7~AD0；ADJ5存储器数据输出排针若干控制信号：CE(CS)、WE、T3、LDAR、SW-B*按图中的连接，用户只能使用存储芯片的前256个单元。2.电路连接（实验手册P13图2-2）3.存储器的写操作给指定的单元置入数据。

第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期五单元地址单元内容00H0001000101H0001001002H0001001103H0001010004H00010101“写”操作步骤P13存储器读写规定：CE(CS)WE操作00读01写4.存储器的读操作从指定的存储单元读出数据。“读”操作步骤：P14实验二完第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五控存微地址指示灯微代码指示灯微代码输入开关三态开关CLR实验三、实验四模块图第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五实验三微程序控制器组成实验实验目的掌握微程序控制器的组成原理掌握微程序的编写、输入、及运行实验设备TDN-CM实验系统实验内容1.实验电路分析图3-2（实验手册P18）①微代码输入开关

MK0~MK23（24位）②微代码指示灯MD0~MD23③控存E2PROM2816（24位）微地址（6位）来自微地址寄存器数据的前18位送数据寄存器，后6位微地址送微地址寄存器第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五④18位数据前9位为直接控制位，后9位作译码器输入信号微指令共27位，在实验模块中分别有引脚插针⑤微地址寄存器（6位）及微地址指示灯本实验中微地址来自于开关SE1～SE6，⑥总清开关CLR，将寄存器、微地址清零⑦时序信号T1、T22.实验电路连接图3-6（图3-6实验手册P19）3.实验步骤(1)微代码写入控存输入表3-2步骤：P20①编程A.三态开关：置为编程PROM状态。B.STEP、STOP开关状态分别为：STEP、RUN。第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期五C.置微地址：在二进制开关单元的S3~CN即UA5~UA0置表3-2第一列中的“微地址”。注意：拨微地址时，微地址指示灯不会亮，按动START后地址打入，微地址指示灯才会亮。*注意把八进制地址转换成二进制地址D.在MK23~MK0开关上置表3-2中的微代码。E.按动“START”，将微代码写入控存(注意观察微地址指示灯)。F.重复C~E，直至表格输入完成(2)校验输入的代码（P20）A.三态开关置为READ。B.STEP等开关不变。C.用二进制开关UA5~UA0置微地址。D.按动“START”，读控存微代码，通过MD0~MD23检验读出的控存数据是否与表3-2一致。第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期五STOPSTEPPROMREADRUNUA5~UA0MA5~MA0SE6~SE1CLR总清微地址指示灯第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期五(3)单步运行微程序A.STEP、STOP开关状态分别为：STEP、RUN。三态开关置于“RUN”，开关UA5~UA0置为1

。B.上下拨动CLR开关一次。C.按START开关一次。将MA5~MA0排针取出，插在SE6~SE1插针上，按START开关一次，执行图3-5KT中间分支的微指令22(八进制)流程图3-5中KT分支的运行：在微地址为20时，用上下拨动开关的方式使UA5~UA0地址为：21或23。例如，要产生21，则将UA0上下拨动一次要产生23，则将UA0、UA1都上下拨动一次*按一次START开关，执行一条微指令。默认执行20、22分支。第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期五实验三完23分支RP的运行：CLR——START——微地址为20时拨动UA0、UA1，产生23——按动3次START，分别执行01、02、10，继续按动START1次，微地址回到01，当微地址再次为10时，拨动相应的UA5~UA0，执行：11，将11分支执行完。仿此执行12、13、14等分支。在每个分支运行时，注意观察微地址指示灯的变化，检查微程序流程是否与图3-5一致。第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期五实验四基本模型机设计与实现实验目的将微控器模块与运算器及存储器模块连接，组成模型计算机，牢固建立整机的概念。通过运行5条机器指令组成的程序，掌握机器指令与微程序的关系。实验设备TDN-CM实验系统实验内容1.按实验三的线路进行连接，将微程序单元内容运行或检查一遍。（实验3、4连做此步可省略）2.运行P26机器代码程序段分析机器代码程序（P26）：“助记符”列采用汇编语言格式，“内容”列为机器代码，“地址”列为机器指令的主存地址编号。第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期五地址机器代码助记符说明0100000000000000IN从开关取入一个数送R00100000100010000ADD[4AH]将R0的内容与4AH单元的内容相加01000010010010100100001100100000STA[4BH]将相加结果存放在4BH单元01000100010010110100010100110000OUT[4BH]输出4BH单元内容01000110010010110100011101000000JMP[40H]跳转到开始处01001000010000000100100101001010000000014AH中的操作数为:01H01001011存放运算结果第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期五*整个程序是一个循环程序*需要从开关拨一个数据*4AH单元需要事先存放一个数据*通过运行程序验证4BH单元的结果与理论值是否一致实验步骤：(1)按图4-2连接线路(将各模块连接成计算机)注意：LDR0——LDRI；R0－B——RS－B；

LDPC——LDPC；I7——I2(I1、I0不连接)P(1)P(4)实际为P(1)P(2)P(3)P(4)控制台信号约定：SWASWB写10写机器代码读00读机器代码启动11运行机器指令第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五REGUNITINSUNITLOGUNITSWASWB第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五(2)手动方式输入机器指令（P27）①检查开关状态三态开关:RUN；STEP开关:STEP；STOP开关:RUN②拨动总清CLR；从数据输入开关拨RAM区首地址：40H③控制台SWA、SWB开关状态为：1、0(写机器代码KWE分支)

按动START开关一次，微地址指示灯为：010001（21）④再按动START开关一次，微地址指示灯为：010100（24）⑤输入一条机器指令代码，按动START开关一次重复④⑤直到所有机器指令都输入完毕(无内容单元跳过)。*只有输入第1条机器代码时要输入主存地址，以后地址自动增1。*只能在微地址是010100（24）时才能输入机器代码。*4AH单元需要输入数字：00000001。第二十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五(3)检查机器指令的正确性①总清（CLR）②从数据开关拨RAM首地址40H③SWA、SWB为：0、0(