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1、实验一 运算器,实验目的 了解运算器的组成结构；掌握运算器的工作原理；学习运算器的设计方法；掌握简单运算器的数据传输通路；验证运算功能发生器74LS181的组合功能。 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一套,实验原理： 由两片74LS181芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出C（n+4）与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位中。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0S3和M各自相连。 为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两
2、个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1或DR2中，则锁存器74LS273的控制端LDDR1或LDDR2需为高电平。当T4脉冲到来时，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中。 在输出端连接了一个三态门（用74LS245实现），用来控制运算器向内总线上输出运算结果。如果要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平，否则需要高电平。,实验二 移位发生器实验,实验目的 了解移位发生器74LS299的功能；验证移位控制电路的组合功能。 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台,实验原理： 一片7
3、4LS299作为移位发生器，其8位输入/输出端可连接至内部总线。当控制信号299-B为低电平时有效，T4为其控制脉冲信号，由“W/R UNIT“单元中的 T4 接至“STATE UNIT“单元中的单脉冲 发生器 KK2 上而产生， S0、S1、M 作为移位控制信号，则当输入数据后，当操作时，每按一次T4数据位就向右移位一次，每个数要移8位。,移位控制逻辑功能如下表,实验三 存储器实验,实验目的 掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读/写方法。 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台 PC机一台,实验原理： 实验中的静态存储器由一片 6116（2K8）构成，其数据线接至数据
4、总线，地址线由地址锁存器（74LS273）给出。地址灯AD0AD7 与地址线相连，显示地址线内容。数据开关经一个三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。,因地址寄存器为 8 位，所以接入 6116 的地址为 A7A0，而高三位 A8A10 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。实验时将 T3 脉冲
5、接至实验板上时序电路模块的 TS3 相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信号由“SWITCH UNIT“单元的二进制开关模拟，其中 SW-B 为低电平有效，LDAR 为高电平有效。,因地址寄存器为 8 位，所以接入 6116 的地址为 A7A0，而高三位 A8A10 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。实验时
6、将 T3 脉冲接至实验板上时序电路模块的 TS3 相应插孔中，其脉冲宽度可调，其它电平控制信号由“SWITCH UNIT“单元的二进制开关模拟，其中 SW-B 为低电平有效，LDAR 为高电平有效。,实验四 指令格式和寻址方式的认识实验,实验目的 了解汇编语言的编辑、汇编、连接、运行的过程。 掌握指令格式和寻址方式。 实验环境 PC机一台 MASM,实验步骤及要求,1开机： 进入 MS-DOS 方式 ( 从 开始 运行 cmd ) 2. 在 DOS 提示符下进行 汇编 、连接 、动态调试 等操作。 例如: 对源文件 EXAMPLE.ASM 进行的操作 E:MASM5MASMEDIT EXAMP
7、LE.ASM 编辑（输入）源程序操作 E:MASM5MASM EXAMPLE 汇编源程序操作 E:MASM5LINK EXAMPLE 连接并生成扩展名为 .EXE 的可执行文件 E:MASM5DEBUG EXAMPLE.EXE 对可执行文件进行调试,3.调试命令(在 DEBUG 中使用的命令) a: U - 反汇编命令 用法: -U 代码段地址:起始偏移地址 如:-U CS:100 b: D - 显示内存中的数据命令 用法: -D 数据段地址:存放数据的偏移地址 如:-D DS:00 20 c: T - 单步执行程序命令 用法: -T 要执行的指令条数 如:-T 3 d: G - 连续执行程序
8、命令 用法: -G=代码段地址:指令的起始偏移地址 指令的结束偏移地址 如: -G=CS:100 106 注意: 结束地址一定要是操作码的所在地址 e: R - 查看和修改寄存器数据命令 用法: -R 回车 如:-R AX f: F - 对内存单元填充数据命令 用法: -F 数据段地址:偏移首地址 偏移未地址 填入的数据 如: -F DS:100 120 ff g: Q - 退出”DEBUG“ 应用程序命令,实验五 CACHE 高速缓存器实验,实验目的： 掌握CACHE 高速缓存器存储器组织形式 掌握CACHE 高速缓存器全相联映射、直接映射和组相联映射的工作过程 实验环境 PC机一台 CAC
9、HE仿真软件,实验步骤及要求： CACHE 高速缓存器存储器组织形式-全相联映射的工作过程 CACHE 高速缓存器存储器组织形式-直接映射的工作过程 CACHE 高速缓存器存储器组织形式-组相联映射的工作过程 写出：访问顺序号（每个人的可能不同，可以通过重新设置来改变，只写出一列即可）；主存地址及其内容；在按顺序号访问的过程中，高速缓存器的内容变化情况。（给出的演示过程是否正确？按教课书中所讲的方法自己画表与演示过程比较。）,实验六 基本模型机设计实验,实验目的 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台 PC机一台,实验七 复杂模型机设计实验,实验目的 综合运用所学的计算机原理
10、知识，设计并实现较完整的实验计算机。 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台 PC机一台,IN 01,R0 0100 01 00 input_R0 00H 44H ; 01H 46H ADC R2,R0 1001 10 00 R2+R0+CY-R0 02H 98H BZC 00,00 0000 11 00 0000 0000 05H 0CH 06H 00H,微地址（31）8=（19）16 微指令：$M1901A22A 000000 011 010 00100010 1010 P63 P88,微地址（53）8=（2B）16 101 011=10 1011 微指令：$M2B959
11、B41 100101 010 01110110100 0001 P34 P63 P88,实验总结,（R0）=10H （R2）=15H CY=1 10+15+1=26H (R1)=26H CY=1 (R1)=49H 循环两次,实验总结,基本上掌握了模型机的设计方法，实现了较完整的实验计算机。 接线准确，认真调试，仔细观察数据通路中指令和微指令的执行过程 。 运行结果正确。,实验七 总线基本实验,实验目的 实验环境 TDN-CM+或TDN-CM+教学实验系统一台 PC机一台,实验七 总线基本实验,课程设计分配,第一组：01-14号同学 第二组：15-30号同学 第三组：31-41号同学,题目1：具
12、有访存及循环移位运算功能的复杂模型机的设计,第一组：01-14号同学 机器指令程序如下： IN 01,R0 ;（R0）=02H LDA 00,20,R1 ;将20H存储单元的数据03H送R1 ADC R0,R1 RRC R1,R2 OUT 10,R1 OUT 10,R2,题目2：具有访存及有条件转移功能的复杂模型机的设计,第二组：15-30号同学 机器指令程序如下： START: IN 01,R1 ;（R1)=13H LDA 00,30,R1;将30H存储单元的数据11H送R2 SBC R1,R2 OUT 10,R2 OUT 10,R1 BZC 00,START,题目3：具有逻辑运算及跳转功能
13、的复杂模型机的设计,第三组：31-41号同学 机器指令程序如下： START:IN 01,R0 ；（R0）=15H MOV R0,R1 INC R1 AND R0,R1 RLC R1,R2 OUT 10,R2 JMP 00,START,一、设计思路,根据指令格式编写机器指令,IN 01,R0 0100 01 00 input_R0 00H 44H ; 01H 46H ADC R2,R0 1001 10 00 R2+R0+CY-R0 02H 98H BZC 00,00H 0000 11 00 0000 0000 05H 0CH 06H 00H,设计思路,2.根据数据通路和微指令格式编写微指令,微
14、地址（31）8=（19）16 011001 微指令：$M1901A22A 000000 011 010 00100010 1010 P63 P88,微地址（53）8=（2B）16 101 011=10 1011 微指令：$M2B959B41 100101 01 100110110100 0001 P34 P63 P88,0000 0011 0000 0001 1 000 0001 0000 1000,设计思路,3.联机写程序 把编写的机器指令和微指令以*.TXT格式的文件形式保存到计算机中。P9-P11,设计思路,4.复杂模型机课程设计的实验接线 参考实验讲义P100图进行接线。 调入以前的实
15、验程序检验接线是否正确。 装载你们编写的实验程序,设计思路,5 仔细观察数据通路写出机器指令和微指令的执行过程； 6.分析机器指令程序，仔细观察数码管并写出输出结果。 7.心得体会,二、课程设计的基本要求,课程设计以小组的形式进行，围绕一个设计题目来进行设计，每个学生承担设计题目中一个相对比较独立的部分，小组成员有明确的分工，最后综合小组成员的设计，共同完成总体设计和调试工作。 整个课程设计历时1周。最后，课程设计的接线电路和程序要求运行通过，并写出30004000字的课程设计报告。课程设计报告的主要内容如下： 1 设计要求及目的； 2 机器指令设计文档； 3 设计微程序流程图及确定微地址； 4 微代码设计文档； 5 画接线图； 6 完整的调试步骤和结论。 7心得体会,三、课程设计的成绩评定,本课程设计的成绩评定分为优秀良好中等及格和不及格五个等级。成绩评定的主要依据是： 1 设计要求及目的是否明确； 2 是否实现了机器指令的正确编码； 3 是否画出了微程序流程图及确定微地址； 4 是否实现了微代码的正确编码； 5 接线图是否正确； 5 调试步骤是否完整； 6 结果是否正确。,
