实验六总线数据传输控制实验

实验六总线数据传输控制实验一、实验目的（1）理解总线的概念,了解总线的作用和特性。（2）掌握用总线传输数据的控制原理和方法。二、实验原理总线是计算机的重要部件,用于计算机各部件之间的数据传输.在计算机系统中可只有一条总线,也可有多条总线,如典型的CPU内部有地址总线.数据总线和控制总线.PC机中有连接外部设备的PCI总线,连接硬盘的IDE总线,连接内存的存储器总线等.计算机系统中总线的多少和总线的宽度的大小决定着系统的性能.总线速度是指每秒时间内信号传输的次数,总线宽度是指同一时刻可传输的位数(二进制信息位数).实验台使用单总线,全部实验部件都连接在总先上,总线的宽度为8位,速度不超过10MHz.一条总线同一时刻只能只能有一个信号发射端,可以有多个信号接受端,各个部件在控制信号的协调下轮回发送信息,如果再一条总线上同一时刻出现了两个以上部件发送信息,则会引起总线工作的混乱.在实验过程中为了防止这种现象的出现,实验台设计了报警电器,一旦出现总线工作混乱的情况将马上报警.总线传输实验中使用通用寄存器(REGUNIT)部件作为数据信息的发送端和接收端1.74LS374芯片的逻辑功能通用寄存器部件(REGUNIT)以74LS374寄存器芯片作为基本单元,它是一种输入.输出数据通道分离的8位寄存器,数据输入通道从总线上接受数据,数据输出通道向总线传送数据,芯片的封装如图2-9所示,芯片各信号的逻辑功能见表2-13,各信号端功能说明如下:（1）D7-D0:数据信号输入端.（2）Q7-Q0:数据信号输出端.（3）CP:数据信号存入控制端.（4）OE:数据信号输出控制端2.通用寄存器部件（REGUNIT）的逻辑功能计算机组成实验台的通用寄存器部件（REGUNIT）由4片74LS374芯片构成4个寄存器，它们分别命名为R0,R1,R2,R3。4片74LS374芯片的输入端并在一起通过一个总线连接器接到总线上，4个输出端并在一起通过另一个总线连接器接到总线上。B-R0,B-R1,B-R2,B-R34个正脉冲控制信号分别控制4个74LS374芯片的数据存入，R0-B,R1-B,R2-B,R3-B4个低电平有效信号分别控制4个74LS374芯片的数据输出。通用寄存器部件（REGUNIT）的逻辑结构见图2-10。3.通用寄存器部件（REGUNIT）的逻辑功能进行总线实验涉及3个部件：通用寄存器部件（REGUNIT）、算数逻辑部件（ALUUNIT）中移位寄存器部分和数据输入、输出部件（INPUT/OUTPUTUNIT），整个实验原理线路见图2-11。实验的流程是把数据从输入电路送总线，通过总线送通用寄存器部件（REGUNIT）的R0，再由R0通过总线送算数逻辑部件（ALUUNIT）的移位寄存器74LS299，经移位寄存器右移或左移后通过总线送通用寄存器（REGUNIT）的R1，最后把数据传送到输出电路显示。比较输入数据与输出数据，总结数据在总线中传送的规律。0号寄存器R074LS3741号寄存器R174LS3742号寄存器R274LS3743号寄存器R374LS374D7—D0BUS总线D7—D0R0-BR1-BR2-BR3-BB-R0B-R1B-R2B-R3图2-10通用寄存器部件逻辑结构图R0、R1R2、R3寄存器单元B-R0B-R1B-R2B-R3R0-BR1-BR2-BR3-BOUTPUT输入输出单元INPUTI/O-RI/O-WAi74LS299移位寄存器单元299-BS1S0MT4CYD7—D0BUS总线D7—D0D7—D0注：为数据流向图2-11总线实验逻辑原理图三、实验过程1.连线（1）连接实验一（输入/输出实验）的全部连线。（2）按实验逻辑原理图连接寄存器单元（REGUNIT）的B-R0，B-R1正脉冲信号。（3）连接寄存器单元（REGUNIT）的R0-B、R1-B到KA、KB，用KA、KB控制R0-B、R1-B这两个低电平有效信号。（4）连接运算器单元（ALUUNIT）的S1、S0、M、299-B。（5）按实验逻辑原理图连接时钟单元（CLOCKUNIT）与微程序控制单元（MAINCOUNTROLUNIT）的T4。2.数据送R0操作过程（1）首先把手动控制开关单元（MANUALUNIT）的控制开关全部拨到无效状态。（2）在输入数据开关上拨一个实验数据（如00001001，即16进制数09H），拨下RO/I把实验数据送入总线。（3）把B－R0信号拨动一下，即实现“0－1－0”，产生一个正脉冲，实验数据由总线送0号通用寄存器（R0）保存。（4）把输入数据开关上的实验数据拨回到全0，拨上RO/I控制开关，切断输入数据与总线之间的联系，这时总线显示灯为“11111111”，处于悬空状态。3.数据从R0读出送移位寄存器的操作过程（1）拨下KA控制开关，产生B0R信号，把实验数据从R0送总线，总线显示灯为“00001001”，显示R0寄存器状态。（2）把B299－，S1，S0，M拨成1111，确保时钟单元（CLOCKUNIT）的STEP/RUN开关处于“STEP”状态，按一下“STRAT”键发T4脉冲，把R0中的数据通过总线送入74LS299移位寄存器中。（3）拨上KA控制开关，使B0R信号无效，切断R0输出数据与总线的联系，总线显示灯为“11111111”，处于悬空状态。4.数据经移位寄存器移位后送R1的操作过程（1）把B299－,S1,S0,M拨成0101，按“STRAT”键发T4脉冲，对74LS299移位寄存器中的数据进行一次带进位的循环右移，这时从总线上可以看到移位后的实验数据。（2）把B－R0信号拨动一下，即实现“0－1－0”，产生一个正脉冲，实验数据由总线送0号通用寄存器（R0）保存。（3）拨上B299－控制开关，切断74LS299移位寄存器与总线之间的联系。5.数据由R1送输出部件的操作（1）拨下KB控制开关，产生B1R信号，把实验数据从R1送总线。（2）把WIO控制信号拨动一下，即实现“0－1－0”，产生一个负脉冲，实验数据由总线送1号通用寄存器（R1）保存。（3）拨上KB控制开关，使B1R信号无效，切断R1输出数据与总线的联系，总线显示灯为“11111111”，处于悬空状态四、结果与总结（1）变换不同的实验数据和不同的移位方式重复上述实验，把实验数据填入表2-14中。传输过程总线状态11001100111001110001100011110000输入部件到总线11001100111001110001100011110000总线送R011001100111001110001100011110000R0到总线11001100111001110001100011110000总线送74LS299111001100111001110001100011110000299部件左移到总线10011001110011110011000011100001总线送R110011001110011110011000011100001R1到总线10011001110011110011000011100001总线送存储器10011001110011110011000011100001存储器到总线10011001110011110011000011100001总线送74LS29910011001110011110011000011100001299部件右移到总线11001100111001110001100011110000总线送R011001100111001110001100011110000（2）用存储器代替通用寄存器重构总线传送逻辑，设计实验接线，记录操作过程。比较存储器芯片6116输入、输出通道合用形式与74LS374输入、输出通道分离形式的区别。（3）结合上面的问题，总结出总线的特性和使用方法，以及解决问题的方法和过程，把观察到的现象和书本上原理的理解写入实验报告。