计算机组成原理实验指导书(JSY4)解析.doc

计算机组成原理 实验指导书 青岛科技大学 数字技术实验中心目录 实验一 运算器实验……………………………………………………1 实验二 进位运算和移位运算实验……………………………………7 实验三 静态存储器原理实验…………………………………………11 实验四 数据通路实验…………………………………………………13 实验五 微程序控制器实验……………………………………………15 实验六 微程序控制器实验……………………………………………25 实验一 运算器实验 一、实验目的 熟悉实验装置； 学习算术逻辑单元电路的构成及其工作原理，掌握运算器实验的数据传送通路的结构及不同实验状态下的各运算数据的流程； 验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能； 二、实验设备 JYS-4计算机组成原理实验箱及导线若干。 三、实验内容 1、实验装置简介 JYS-4计算机组成原理实验装置是一种能够通过多种“原理计算机”的设计和构造，来灵活地实现“计算机组成原理”课程的实验教学，以满足不同层次和不同教学环节实验要求的开放式教学实验设备。 使用JYS-4计算机组成原理实验装置可完成运算器实验、进位和移位控制实验、静态存储器原理实验、计算机的数据通路实验、微程序控制器实验、基本模型机的设计与实现实验、带移位运算的模型机的设计与实现等实验。 JYS-4计算机组成原理实验装置采用内、外总线结构，并按开放式结构要求设计了各关联的单元实验电路，除进一步规范了可组成的原理计算机结构外，也为实验教学提供了充足的硬件可设计空间和软件可设计空间，在实验电路构造方面，系统也提供了多种手段，可按部件层次组合方式逐次构造不同结构和复杂程度的部件实验电路及模型计算机。 整个实验仪器是由分散元器件构成，包括计算机中的各组成部件：运算器、存储器、控制器等，这些器件的内部连线已经连好，需要连接的是一些控制信号线。实验板上对各个器件的划分比较清楚，都用白色框线表示，每个器件的名称也用白色注明。 JYS-4计算机组成原理实验装置具有以下特点： 系统装置支持三种实验电路构造方式，即实验元件零连线方式（在面包板上自己搭建实验电路）、单元电路跨接方式（使用装置提供的排线通过跨接构造出实验电路）和实验“软连线”方式（使用可编程逻辑器件通过编程设计实验电路）。我们可以根据实验教学的需要，灵活使用。 系统装置提供灵活的操作方式。即可以通过拨动微程序控制器单元的数据开关（以发光二极管为显示器）以二进制数码进行编程、显示来调试实验程序，也可以通过RS-232C通讯接口与PC微机联机，在PC机上进行编程、传送、装载程序，动态调试和运行程序。 系统装置提供图形方式的联机操作软件，可以显示用户设计的实验模型机的逻辑示意图。在调试过程中可以动态的显示数据流向及数据、地址和控制总线的各种信息，使调试过程形象化。 系统装置采用E2PROM作为微程序存储器，从而对程序既能修改又具有断电保护功能 每套实验仪器内部都有电源线、线若干，电源开关在旁侧。JYS-4硬件系统主要由安装在一块印刷电路大板上的开关、电阻、LED显示器、集成电路等器件构成。整个电路板由功能相对独立的不同“单元电路”组成。系统布局如图1-1所示。 电源 （RS232接口） 89C51单元(PC单元) 微程序控制器单元 信号单元 时序单元 运算器单元 读写 单元 逻辑 单元 地址 单元 总线 单元 PLD单元 LED单元 寄存器 单元 扩展单元 输入设备 主存储器 输出设备 开关控制单元 图1-1 系统布局示意图 JYS-4计算机组成原理实验装置系统配置如表1-1所示。 表1-1 JYS-4系统的主要配置 项目 内容 数量 项目 内容 数量 运算器 74LS181 2 输出设备 GAL16V8 2 移位器 74LS299 1 数码管 2 指令程序寄存器 SRAM6116 1 信号源 555 1 通用寄存器 74LS273 2 74LS123 1 74LS374 3 电位器 2 指令寄存器 74LS273 1 编辑运行方式开关 三态 开关 1 程序计数器 74LS161 2 显示灯 发光二极管 8 微程序控制存储器 E2PROM2816 3 单片机 LH-1 1 时序发生器 74LS175 1 串行通讯口 MC1488 1 74LS74 1 MC1489 1 起停控制器 拨动开关 2 9针插座 1 微动开关 2 电源 5V+12V输出 1 微指令寄存器 74LS273 2 通用实验单元 进口面包板 (附件) 2 74LS175 1 微地址寄存器 74LS74 3 通讯电缆 RS-2