CCT-IV计算机组成原理实验指导书.doc

CCT－IV计算机组成原理 实验指导书 目　　录 实验一 运算器实验…………………………………… (3) (一)　 算术逻辑运算实验……………………………(3) (二)　 进位控制实验…………………………………(7) (三)　 移位运算实验…………………………………(10) 实验二　存储器实验………………………………… (12) 实验三　微控器实验………………………………… (16) 实验四　基本模型机设计与实现 ……… … ……… (23) 实验五　带移位运算的模型机的设计与实现……… (30) 实验六　复杂模型机的设计与实现………………… (37) 实验七　可重构原理计算机组成设计实验………… (46) 实验八　扩展8255并行口实验……………………… (52) 实验九　PLD应用实验……………………………… (57) 实验一　　运算器实验 （一）算术逻辑运算实验 一. 实验目的 1. 掌握简单运算器的数据传送通路。 2. 验证运算功能发生器( 74LS181)的组合功能。 二. 实验设备 　 CCT－IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三. 实验内容 1. 实验原理 　实验中所用的运算器数据通路图1－1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形成构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器(74LS373)锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开并(“INPUT　DEVICE”)用来给出参与运算的数据，并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连，数据显示灯(“BUS　UNIT”)已必数据总线相连，用来显示数据总线内容。 图中已将用户需要连接的控制信与用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信与，其它均为电平信号。由于电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”的相应时序信号引出端,因此,在进行实验时,只需将“W/R UNIT”的T4接至“STATE　UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲，而S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU－B、SW－B各电平控制信号用“SWITCH　UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU－B、SW－B为电低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。  2.实验步骤 (1)按图1－2连接路线，仔细查线无误后，接通电源。 (2)用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。具体操作步骤图示如下： 检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门(SW-B＝1)，打开ALU输出三态门(ALU-B＝0)，当置S3、S2、S1、S0、M为1 1 1 1 1时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示灯显示DR2中的数。 （3）验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑） 　　在给定DR1＝65、DR2＝A7的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。  （二）　进位控制实验 一. 实验目的 1. 验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能。 2. 按指定数据完成几种指定的算术运算。 二. 实验设备 　 CCT－IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三. 实验内容 1. 实验原理 进位控制运算器的实验原理如图 1－3所示，在实验（1）的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入一个74锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STATE　UNIT”的微动开关KK2上。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。 2. 实验步骤 （1）按图1－4连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。 （2）用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数，具体方法： ①关闭ALU输出三态门（ALU-B=1），开启输入三态门（SW-B=0），设置数据开关 ②例如向DR1存向DR2存具体操作步骤如下： （3）进位标志清零具体操作方法如下： S3 S2 S1 S0 M 的状态置为0 0 0 0 0，AR状态置为0.（清零时DR1寄存 器中的数应不等于FF） 按动微动开关KK2。 注：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“0”，无进位；标志指示灯CY灭时表示进位为“1”，有进位。 （4）验证带进位运算及进位锁存功能，使Cn=1,Ar=0来进行带位算术运算。 例如：做加法运算，首先向DR1、DR2置数，然后使ALU