计算机组成原理与系统结构实验学生指导书.pdfVIP

目录

实验一系统认识实验·····································································2·

实验二算术逻辑运算实验·······························································9·

实验三进位控制实验·····································································12

实验四移位运算实验·····································································14

实验五静态随机存储器实验····························································15

实验六总线控制器实验18

实验七微程序控制器实验································································21

实验一系统认识实验

一、实验目的

1．搭建并操作一个最基本的模型计算机。

2．建立对计算机组成及其原理的基本认识.

二、实验设备

1．TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一套。

2．PC微机一台。

三、实验原理

1．一台简单模型计算机的结构

为了更好地理解计算机的各组成部件是如何相互配合进行工作的，我们将设计一个最基

本的模型计算机。根据前面小节的知识，我们将算术逻辑运算器、控制器、寄存器、内部总

线等部件搭接起来构成一个CPU，然后再加上存储器、输入设备、输出设备即构成一台完

整的模型计算机.其逻辑框图见图1.4—1。

其中ALU为运算器、DR1、DR2为工作暂存器、R0为通用寄存器、AR为地址寄存器、

PC为程序计数器、IR为指令寄存器、TIME为时序发生器、MEM为程序存储器、INPUT

为输入设备、OUTPUT为输出设备、MC为微程序控制器.

2．模型计算机的程序

本系统设计了四条指令,构成了此模型计算机的指令系统，即：

应用该指令系统可以编写一段反映计算机操作的指令序列，它们就构成了所谓的计算机

程序,并将其以二进制存放在主存储器的连续的单元中。计算机通过连续运行该段程序，就

可以解决各种复杂的计算或是控制问题.

3．微程序Microprogram

为实现以上计算机程序的操作，控制器对应于每一条机器指令都需要进行一系列的微操

作来完成该机器指令的操作。一个微操作则对应一条微指令.如果控制器采用最普遍使用的

微程序控制器，则一条机器指令的操作就需要一系列微指令来完成.它们构成计算机的微程

序并且是以二进制数的形式存放在控制存储器的存储单元中。与以上机器指令对应的微操作

内容如表1。4-1所示。

四、实验步骤

1．构造一台模型计算机

首先，参照图1。4—2，在教学实验系统中使用连接导线（排线)将模型计算机的各个

部件连接在一起，构成一台完整的模型计算机。连接图中凡是标有小圆圈的连线都是需要连

接导线的，而未标小圆圈的连线是系统已经连接好的。

连接完成后,请仔细检查，以保证连接的正确性。

2．我们来编写一段简单程序操作的例子来说明计算机工作的过程.

这个程序要执行的功能是：

1）由输入设备向CPU的通用寄存器R0中输入一个数.

2）将输入的数值与程序中的一个立即数相加.

3）将运算结果输出到输出设备上进行显示。

4)跳转返回到执行第一条指令的状态和位置。

完成以上指令操作的程序内容如表1.4-2所示。

3．模型机操作前的准备工作

使用通讯电缆将实验系统的串行接口与PC微机的串行接口相连接，并将实验系统的电源

线接到电源插座中.然后启动PC