TEC-5计算机组成原理实验20060310

计算机组成原理实验一课程实验二课程设计北京邮电大学计算机科学与技术学院实验中心系统结构实验室2011年2月2TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室课程实验TEC-5计算机组成原理实验系统1运算器组成实验（3学时）；2双端口存储器原理实验（3学时）；3数据通路组成实验（3学时）；4微程序控制器组成实验（3学时）；5CPU组成和机器指令执行实验（4学时）；3TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室课程设计1常规型硬联线控制器的设计与调试（3周时）；4TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验系统简介控制台；数据通路；控制器；用户自选器件试验区；时序电路；电源部分；5TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验系统简介控制台开关控制器数据通路时序电路数据开关脉冲按钮拨动开关6TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室数据通路总体图7TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室逻辑测试笔TTL/CMOS逻辑测试笔测试TTL/CMOS逻辑高(H)低(L)电平；测试连续脉冲()；单次脉冲计数器(D)；8TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室逻辑测试笔使用说明将黑色鱼夹接地，红色接被测设备的正5V电源。本产品寻找故障的方法有两种：一种是先用逻辑笔检出关键信号（如时钟、起动、移位、复位）丢失的地方，根据被测设备的逻辑原理把故障缩小到一个较小的范围内，再对被怀疑的组件配合脉冲笔进行脉冲注入——响应测试，判断组件的好坏。另一种方法是先对某串电路进行脉冲注入——响应测试，看信号能否从始端送到终端，用同样方法检查每一串电路，直到把故障找出来。9TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室测量内容输入信号显示结果静态测量低电平高电平中间态高阻态“L”灯亮“H”灯亮“L”、“H”灯都不亮“D”灯亮动态测量5MC正脉冲5MC负脉冲0．3MC方波“L”、“∏”灯亮“H”、“∏”灯亮“L”、“H”、“∏”灯都亮单脉冲捕捉正极性负极性“L”灯亮“H”灯亮来一脉冲“∏”灯闪动一次10TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室逻辑测试笔使用说明若需拆卸，先把电源插座上的螺帽旋下，然后旋开笔壳与探针即可维修。注：①、当测试TTL电路逻辑笔的开关拨到标有“TTL”的一侧，测试CMOS电路将开关拨到标有“CMOS”的一侧。②、逻辑笔测试电平指标与TTL和CMOS标准相一致。②、逻辑笔测试电平指标与TTL和CMOS标准相一致。11TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室一运算器组成实验实验目的:1.熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作。2.熟悉简单运算器的数据传送通路。3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能。4.按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。12TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验电路13TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验设备TEC-5计算机组成原理实验系统1台；TDS1001数字存储示波器1台；逻辑测试笔1支。14TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室参考连线：数据通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6数据通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M电平开关K7K7K8K9K10K11K12数据通路ALU_BUS#SW_BUS#RS_BUS#Cn#电平开关K13K14K15Vcc15TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务1.按图要求,将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。2.用开关SW7-SW0向通用寄存器堆RF内的R0-R3寄存器置数。演示然后读出R0－R3的内容，在数据总线DBUS上显示出来。演示4.将R0写入DR1，将R1写入DR2。演示3.验证ALU的正逻辑算术运算，演示逻辑运算功能。演示16TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室74LS181ALU算数/逻辑运算功能表17TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验要求做好实验预习，掌握运算器的数据传输通路及其功能特性，熟悉实验中所用模拟开关的作用和使用方法。写出实验报告，内容：实验目的实验任务的数据表格，控制信号模拟开关值，运算结果。18TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室二双端口存储器原理实验实验目的：了解双端口静态随机存储器IDT7132的工作特性及使用方法。了解半导体存储器怎样存储和读出数据。了解双端口存储器怎样并行读写，产生冲突的情况如何。19TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验电路20TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验设备TEC-5计算机组成原理实验系统1台；TDS1001数字存储示波器1台；逻辑测试笔1支。21TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室参考连线：置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置数据通路LDAR#LDPC#CEL#LR/W#RAM_BUS#CER#SW_BUS#电平开关K0K1K2K3K4K5K6AR+1和PC+1两个信号接地22TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务1）按电路图将有关信号和二进制开关对应接好，接通电源。（2）将数码开关SW7—SW0设置为00H，将此数据作为地址置入AR；然后重新设置二进制开关控制，将数码开关SW7—SW0上的数据00H写入RAM中。演示依此方法，向存储器的10H、20H、30H、40H单元写入10H、20H、30H、40H。（3）使用双端口存储器的左端口，依次读出RAM第00H，10H，20H，30H，40H单元中的内容。演示23TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务观察上述各单元中的内容是否正确。注意：总线上禁止两个以上部件同时向总线输出数据。当存储器进行读出操作时，必须关闭SW—BUS三态门！当向AR送入地址时，双端口存储器不能被选中。（4）通过双端口存储器的右端口，读出数据，观察结果是否正确。演示（5）双端口存储器的并行读写和访问冲突测试。演示24TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验要求做好实验预习，掌握IDT7132双端口存储器的功能特性及使用方法。写出实验报告，内容：实验目的实验任务的数据表格，检测结果。25TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室三数据通路组成实验进一步熟悉计算机的数据通路；将双端口通用寄存器堆和双端口存储器模块联机；掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象并排除故障。26TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验电路27TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验设备TEC-5计算机组成原理实验系统1台；TDS1001数字存储示波器1台；逻辑测试笔1支。28TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室参考连线：数据通路RS0RS1RD0RD1WR0WR1LDRiLDDR1模拟开关K0K1K2K3K4K5K6K7数据通路RS_BUS#SW_BUS#ALU_BUS#RAM_BUS#LR/W#CEL#LDAR#模拟开关K8K9K10K11K12K13K14数据通路AR+1CER#Cn#MS0S1S2S3模拟开关地VCCVCC地地地地地29TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务将实验电路与控制台的有关信号进行线路连接，方法同前面的实验。用8位SW7—SW0数据开关向RF中的四个通用寄存器分别置入以下数据：R0=0FH,R1=0F0H,R2=55H,R3=0AAH。演示用8位数据开关向AR送入地址0FH，然后将R0中的数据0FH写入双端口存储器中。用同样的方法，依次将R1，R2，R3中的数据分别置入RAM的0F0H，55H，0AAH单元。演示30TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务分别将RAM的0AAH单元数据写入R0，55H单元数据写入R1，0F0H单元数据写R2，0FH单元数据写入R3。然后将R0-R3中的数据读出，验证数据的正确性，并记录数据。演示31TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验要求做好实验预习，掌握实验电路的数据通路特点和通用寄存器堆的功能特性。写出实验报告，内容：实验目的详细的实验步骤，记录实验数据。其他值得讨论的问题。32TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室四微程序控制器组成实验掌握时序产生器的组成原理。掌握微程序控制器的组成原理。33TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室时序发生器34TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室基本时序波形35TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室微指令格式36TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室微程序控制器的组成37TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室微程序控制器的组成38TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室指令功能与格式39TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室控制台工作方式40TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室控制台微程序流程图41TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室机器指令微程序流程图42TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室RAM地址机器指令机器码RAM地址预置数据00HLDAR0,[R2]48H60H24H60H01HLDAR1,[R3]4DH61H83H0F8H02HADDR0,R104H寄存器预置数据03HJCR258HR260H04HANDR1,R021HR361H05HSUBR0,R31CH运行结果06HSTAR0,[R1]34HR007HOUTR070HR108HOUTR174HR2、R309HSTP60HRAM[R1]设计验收程序43TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室数据通路总体图44TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验设备TEC-5计算机组成原理实验系统1台；TDS1001数字存储示波器1台；逻辑测试笔1支。45TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室微程序控制器组成实验接线参考注意:接线表中TJ是时序电路中的TJ,不是控制器中的TJ(该TJ由控制器产生,不能接输入信号),千万不要接错。控制器CIR4IR5IR6IR7模拟开关K0K1K2K3K4时序电路TJSKIP固定电平地地46TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验任务观察时序信号的波形置DP=0,DB=0。先按CLR#按钮复位,再按QD按钮。则时序部分开始不停地运动,直到按CLR#按钮为止。用双踪示波器观察MF,T1-T4,W1-W3信号。观察的方法是同时观察两路信号,以便于比较相位。可按下述顺序进行观察：MF和T1,T1和T2，T2和T3,T3和T4,T1和W1,W1和W2,W2和W3。根据观察的结果，可绘出波形图。47TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室控制台操作微程序流程举例写存储器(WRM)：按下复位按钮CRL#，置SWC=0，SWB=0，SWA=1。①在SW7—SW0中设置存储器地址，按QD按钮将此地址打入AR。②在SW7—SW0置好数据，按QD按钮，将数据写入AR指定的存储器单元，这时AR加1。③返回②。依次进行下去，直到按下复位按钮CRL#为止。实现对RAM的手动写入（主要是自己编写的程序和数据）。演示48TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室控制台操作微程序流程举例启动程序(PR)：按下复位按钮CRL#后，微地址寄存器清零。这时，置SWC=0，SWB=0，SWA=0，用数据开关SW7—SW0设置RAM中的程序首地址，按QD按钮后，启动程序执行。演示49TEC-5计算机科学与技术学院系统结构实验室实验要求做好实验预习，掌握微程序控制器和时序发生器的工作原理。根据实验任务所提要求，在预习时完成表格填写、数据和理论分析。写出实验报告，内容：实验目的时序波形图和测量值，记录数据表格。50TEC-5计算