计算机组成原理学生实验报告,《计算机组成原理》学生实验报告.doc

《计算机组成原理》

(2011~2012学年第二学期)

专业:信息管理与信息系统

班级: A0922

学号: 10914030230

姓名: 李 斌

目录

实验准备 ------------------------------------------------------------------------3

实验一 运算器实验-----------------------------------------------------------7

实验二 数据通路实验-------------------------------------------------------13

实验三 微控制器实验--------------------------------------------------------18

实验四 基本模型机的设计与实现------------------------------------------22

实验准备

一、DVCC实验机系统硬件设备

1、运算器模块

运算器由两片74LS181 构成8位字长的ALU。它是运算器的核心。可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算,具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定,见下表。两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30(采用8位锁存器),运算结果直接输出到输出缓冲器U33(采用74LS245,由ALUB信号控制,ALUB=0,表示U33开通,ALUB=1,表示U33不通,其输出呈高阻),由输出缓冲器发送到系统的数据总线上,以便进行移位操作或参加下一次运算。

进位输入信号来自于两个方面:其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4;其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。QCY为“0”,表示ALU结果没有进位,相应的指示灯CY灭;QCY为“1”,表示ALU结果有进位,相应的指示灯CY点亮。

2、移位寄存器模块

采用74LS299(U34),它具有并行接数、逻辑右/左移、保持、带进位右/左移位运算等功能,具体由S0,S1,M,DS0,DS7决定。T4是它的工作脉冲,正跳变有效。

299BS1S0M功能000任意保持0100循环右移0101带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移任意11任意装数

3、寄存器堆模块

实验计算机提供了4个8位通用寄存器74LS374(U41~U44),它们用来保存操作数及其中间运算结果。它的输入全部相连后连到系统数据总线上BUSD0~D7,总线上的数据具体写入哪个寄存器由各自的写入脉冲(LDR0K~LDR3K)控制;4个寄存器的输出共用一个排针REGBUS引出,在使用时再连到系统总线上,具体由哪个寄存器读出,由各自的输入允许信号R0B’~R3B’控制。

4、主存储器单元电路

主存储器单元电路主要用来存放实验中的机器指令。它的数据总线挂在扩展数据总线EXD0~EXD7上;它的地址总线由地址寄存器单元电路的地址寄存器74LS273(U37)给出,地址值由8个LED灯LAD0~LAD7显示,高电平亮,低电平灭;它的读信号直接接地;它的写信号和片选信号由写入方式确定。该存储器中机器指令的读写分别有手动和自动两种方式:

手动方式下,写信号由W/R’提供,片选信号由CE提供;

自动方式下,写信号由控制CPU的P1.2提供,片选信号由控制CPU的P1.1 提供。

(1)输入设备单元

系统中用8个拨动开关作为输入设备,通过总线驱动器74LS245(U51)输出到系统的扩展数据总线EXD0~EXD7上,输入的数据显示在LD0~LD7八个LED上,高电平亮,低电平灭。

(2)输出设备单元

此单元设置两个七段数码管,用于显示需要输出的数据。七段数码管的译码电路由两片GAL16V8(U53、U54)组成。

(3)系统内部数据总线单元

本机设置8芯排针6组BUS1~BUS6,用于连接系统各单元中的数据总线(在实验中需要时再连上),系统数据总线的电平状态由8个LED显示器LZD0~LZD7显示,高电平亮,低电平灭。

(4)系统外部数据总线单元

本机设置8芯排针4组EXJ1~EXJ3和EXA1,用于连接外部扩展的I/O器件的数据总线和地址总线,外部扩展的I/O器件的读写控制信号为WE和OUTW/R,外部扩展的I/O器件的片选信号来自一个译码电路74LS139(U49),它的输入B0、B1接至24位控存的第16、17位(即M16、17),

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