《计算机组成原理》实验教学大纲.doc

《计算机组成原理》实验教学大纲 课程编号 课程名称：计算机组成原理/Principles of Computer Organization 课程属性：必修 实验属性：非独立设课 开课学期：3 学 时：16 适用专业：计算机相关专业 学 分：1 开课部门：数计学院 考核要求：考试 课程简介： 《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科生的一门专业主干课程，同时也是进一步研究计算机体系结构与实现方法的前导课程。 课程的重点是讲授单处理机系统的一般组成原理与内部运行机理。通过本课程的学习，使学生理解单处理机系统的组成结构以及各功能部件的组成和工作原理，帮助学生建立计算机的整机概念，使学生初步具备设计简单计算机系统的能力，并对一些新技术、新产品以及计算机硬件的发展方向有一定的了解，从而为进一步学习计算机本专业后继课程和进行与硬件有关的技术工作打下基础。 实验项目设置及学时分配 项目编号 实验项目名称 实验 类型 开出 要求 学时 分配 080103001 算术逻辑运算实验 验证型 必做 3 080103002 进位控制实验 验证型 必做 2 080103003 移位运算实验 验证型 必做 2 080103004 存储器实验 验证型 必做 3 080103005 微控制器实验 验证型 必做 3 080103006 基本模型机的设计与实现 综合型 必做 3 学时总计 16 二、实验内容及教学要求 实验项目1：算术逻辑运算实验 1、教学内容 按照算术逻辑单元ALU的数据通路。其中运算器ALU181根据74LS181的功能，构成8位字长的ALU。参加运算的两个8位数据分别为A[7..0]和B[7..0]，运算模式由S[3..0]的16种组合决定，而S[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生，计数时钟是Sclk；此外，设M=0，选择算术运算，M=1为逻辑运算，CN为低位的进位位；F[7..0]为输出结果，CO为运算后的输出进位位。两个8位数据由总线IN[7..0]分别通过两个电平锁存器74373锁入。 2、教学目标 （1）了解：运算功能发生器（74LS181）的组合功能 （2）熟悉：74LS181的算术运算的功能 （3）掌握：简单运算器的数据传送通路 实验项目2：进位控制实验 1、教学内容 在1的基础上增加进位控制电路，将运算器ALU181的进位位送入D锁存器，由T4和CN控制其写入，在此，T4是由键5产生的脉冲信号，这时，CN的功能是电平控制信号（高电平时，CN有效），控制是否允许将进位信号CO加入下一加法周期的最低进位位，从而可实现带进位控制运算。 2、教学目标 （1）了解：带进位控制算术运算功能发生器的功能 （2）熟悉：带进位运算及进位锁存功能 （3）掌握：进位标志清零具体操作方法 实验项目3：移位运算实验 1、教学内容 移位运算器是时序电路，在时钟信号到来时状态产生变化，CLK为其时钟脉冲。由S0、S1、M控制移位运算的功能状态，具有数据装入、数据保持、循环右移、带进位循环右移，循环左移、带进位循环左移等功能。 2、教学目标 （1）了解：移位控制的组合功能，移位寄存器的移位和循环 （2）熟悉：74LS299移位发生器的基本操作 （3）掌握：74LS299移位发生器的基本原理 实验项目4：存储器实验 1、教学内容 实验中的静态存储器由一片6116（2K×8）构成，其数据线接至数据总线地址线由地址锁存器（74LS273）给出。地址灯AD0—AD7与地址线相连，显示地址线内容。数据开关经一三态门（74LS245）连至数据总线，分别给出地址和数据。 因地址寄存器为八位，接入6116的地址A7—A0，而高三位A8—A10接地，所以其实际容量为256字节。6116有三个控制线：CE（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。当片选有效（CE=0）时，OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操作。本实验中将OE常接地，在此情况下，当CE=0、WE=0时进行读操作，CE=0、WE=1时进行写操作，其写时间与T3脉冲宽度一致。 2、教学目标 （1）了解：静态存储器和动态存储器的工作原理 （2）熟悉：地址数据控制线的连接，地址的编码及译码 （3）掌握：静态随机存储器RAM的工作特性及数据的读写方法 实验项目5：控制器实验 1、教学内容 实验所用的时序电路原理如图所示，可产生4个等间隔的时序信号TS1—TS4 ，其中φ为时钟信号，由实验台右上方的方波信号源提供，可产生频率及脉宽可调