计算机组成原理实验指导书.doc

《计算机组成原理》 实 验 指 导 书 唐山学院计算科学与技术实验教学中心 2011年12月 前 言 一．计算机组成原理实验的任务 计算机组成原理实验是计算机组成原理课程的一部分，它的任务是： 1.通过实验进一步了解和掌握计算机原理的基本概念，对CPU内部的运算功能、控制功能、总线结构、指令系统的设计和微指令的实现及CPU内部如何工作有直观、深刻的认识。 2.培养学生分析问题、解决问题及动手能力。 二．实验设备 计算机组成原理实验所使用的设备有计算机组成原理实验系统、微型计算机，其中计算机组成原理实验系统为实验平台，主要完成运算器、存储器实验等任务；微型计算机主要用于实验辅助教学、实验软件的运行及调试等。 计算机组成原理实验仪由寄存器组由R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器W、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20 个按键、字符式LCD、RS232口组成。计算机组成原理实验仪可完成计算机组成原理中有关CPU的实验项目。所有的计算机组成原理课程实验都是在这套实验仪上完成的。 三．对参加实验学生的要求 1.阅读实验指导书，复习与实验有关的理论知识，明确实验目的，了解内容和方法。 2.按实验指导书要求进行接线和操作，经检查和指导老师同意后再通电。 3.在实验中注意观察思考，记录有关数据，并由指导教师复查后才能结束实验。 4.实验后应断电，整理实验台，恢复到实验前的情况。 5.认真写实验报告，按规定格式写出实验报告并分析实验结果等。字迹要清楚，结论要明确。爱护实验设备，遵守实验室纪律。 *注：本实验指导书适用于计算机组成原理A课程。 实验一 寄存器实验 一．实验目的 1.了解计算机中通用寄存器R0、R1、R2、R3的结构、工作原理及其控制方法。 2.完成指定数据的存储和读出。 二．实验设备及器材配置 1.计算机组成原理实验仪。实验线路器件包括： 一片74HC32，两片74HC139，四片74HC574。 2.导线。 三．实验内容 1.实验任务 利用实验仪上的数据输入开关设定数据，并根据设定控制信号完成通用寄存器数据存储和读出。 四．实验原理图 实验原理图： 五．实验步骤 1.连线 连接 信号孔 接入孔 作用 有效电平 1 J1座 J3座 将K23-K16接入DBUS[7:0] 2 RRD K11 寄存器组读使能 低电平有效 3 RWR K10 寄存器组写使能 低电平有效 4 SB K1 寄存器选择B 5 SA K0 寄存器选择A 6 RCK CLOCK 寄存器工作脉冲 上升沿打入 2.步骤 数据写入通用寄存器： （1）将11H写入R0寄存器 二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据11H K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 0 0 0 1 0 0 0 1 置控制信号为： K11(RRD) K10(RWR) K1(SB) K0(SA) 1 0 0 0 按住CLOCK 脉冲键，CLOCK 由高变低，这时寄存器R0 的黄色选择指示灯亮，表明选择R0 寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H 被写入R0 寄存器。 （2）同理将22H写入R1寄存器 （3）同理将33H写入R2寄存器 （4）同理将44H写入R3寄存器 数据从通用寄存器读出： （1）读R0寄存器 置控制信号为： K11(RRD) K10(RWR) K1(SB) K0(SA) 0 1 0 0 这时寄存器R0 的红色输出指示灯亮，R0 寄存器的数据送上数据总线。此时液晶显示 DBUS: 11 将K11(RRD)置为1, 关闭R0 寄存器输出. （1）同理读R1寄存器 （1）同理读R2寄存器 （1）同理读R3寄存器 六．思考 1.实验完成后，仔细思考数据是如何被存储在通用寄存器中及数据是如何从通用寄存器中读出。 2.为什么数据存储的时候需要时钟的上升沿，而在读数据的时候不需要时钟的上升沿。 实验二 运算器实验 一．实验目的 1.了解计算机中算术、逻辑运算单元的控制方法。 2.完成指定数据的运算。 二．实验设备及器材配置 1.计算机组成原理实验系统。实验线路器件包括： 两片74HC32，两片74HC574，一片可编程芯片EPLD。 2.导线。 三．实验内容 利用实验仪上的数据输入开关设定数据，并根据设定控制信号将数据写入累加器A和 工