实验三实验三 常规数据通路组成实验常规数据通路组成实验姓名：李云娜姓名：李云娜 班级：软件班级：软件 11021102 学号：学号：201116040225201116040225一、实验目的一、实验目的1、将双端口通用寄存器和双端口存储器模块联机2、进一步熟悉计算机的数据通路3、掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法4、锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障二、实验类型二、实验类型验证型三、实验仪器三、实验仪器1、TEC-4 计算机组成原理实验仪一台2、双踪示波器一台3、直流万用表一只4、逻辑测试笔一支四、实验原理四、实验原理图 3 示出了数据通路实验电路图，它是将双端口存储器实验模块和一个双端口通用寄存器模块（RF）连接在一起形成的双端口存储器的指令端口不参与本次实验通用寄存器堆连接运算器模块，本实验涉及其中的操作数寄存器 DR2由于双端口存储器 RAM 是三态输出，因而可以将它直接连接到数据总线 DBUS 上，此外，DBUS 上还连接着双端口通用寄存器堆这样，写入存储器的数据可由通用寄存器提供，而从存储器 RAM 读出的数据也可送到通用寄存器堆保存。
双端口存储器 RAM 已在实验二中使用过，DR2 在实验一中使用过通用寄存器堆 RF（U32）由一个 ISP1016 实现，功能上与两个 4 位的 MC14580 并联构成的寄存器堆类似RF 内含四个 8 位的通用寄存器 R0，R1，R2，R3，带有一个写入端口和两个输出端口，从而可以同时写入一路数据读出两种数据写入端口取名为 WR 端口，连接一个 8 位的暂存寄存器（U14）ER，这是一个 74HC374输出端口名为 RS（B 端口） 、RD 端口（A 端口） ，连接运算器模块的两个操作数寄存器 DR1，DR2RS 端口（B 端口）的数据输出还可通过一个 8 位的三态门RSO（U15）直接向 DBUS 输出双端口通用寄存器堆模块的控制信号中，RS1，RS0 用于选择从 RS 端口（B 端口）读出的通用寄存器，RD1，RD0 用于和选择从 RD 端口（A 端口）读出的通用寄存器而 WR1，WR0 则用于选择从 WR 端口写入的通用寄存器WRD 是写入控制信号当WRD=1 时，在 T2 上升沿的时刻，将暂存寄存器 ER 中的数据写入通用寄存器堆中的 RD1，RD0 选中的寄存器；当 WRD=0 时，ER中的数据不写入通用寄存器中，LDER 信号控制 ER 从 DBUS 写入数据，当 LDER=1 时，在 T4 的上升沿，DBUS 上的数据写入ER。
RS-BUS#信号则控制 RS 端口到 DBUS 的输出三态门，是一个低电平有效信号以上控制信号各自连接一个二进制开关 K0-K155 5、、实验内容实验内容 （1）将实验电路与控制台的有关信号进行线路连接，方法同前面的实验图 3 数据通路实验电路图（2）用 8 位数据开关向 RF 中的四个通用寄存器分别置入以下数据：R0=0FH，R1=0F0H，R2=55H，R3=0AAH给 R0 置入 0FH 的步骤是：先用 8 位数码开关 SW0-SW7 将 0FH 置入 ER，并且选择 WR1=0、WR=0、WRD=1，再将 ER 的数据置入 R0，给其他通用寄存器置入数据的步骤与此类似3）分别将 R0 至 R3 中的数据同时读入到 DR2 寄存器中和 DBUS 上，观察其数据是否存入 R0 至 R3 中的数据，并记录数据其中 DBUS 上的数据可直接用指示灯显示，DR2 中的数据可通过运算器 ALU，用直通方式将其送往 DBUS4）用 8 位数码开关 SW0-SW7 向 AR1 送入一个地址 0FH，然后将 R0 中的 0FH 写入双端口 RAM用同样的方法，依次将 R1 至 R3 中的数据写入 RAM 中的 0F0H，55H，0AAH 单元。
5）分别将 RAM 中的 0AAH 单元的数据写入 R0，55H 单元的数据写入 R1，0F0H 单元写入 R2，0FH 单元写入 R3然后将R3，R2，R1，R0 中的数据读出到 DBUS 上，通过指示灯验证读出的数据是否正确，并记录数据6）进行 RF 并行输入输出试验1）选择 RS 端口（B 端口）对应 R0，RD 端口（A 端口）对应 R1，WR 端口对应 R2，并使 WRD=1，观察并行输入输出的结果选择 RS 端口对应 R2，验证刚才的写入是否生效记录数据2）保持 RS 端口（B 端口）和 WR 端口同时对应 R2，WRD=1 时，而 ER 中置入新的数据，观察并行输入输出的结果，RS 端口输出的是旧的还是新的数据？（7）在数据传送过程中，发现了什么故障？如何克服的6、实验步骤实验步骤1． 令 K0（CEL#）= 1，K1(LRW) = 1，K2（CER）= 0，K3(LDAR1) = 1，K4（LDAR2）= 0，K5（SW_BUS#） = 0，K6（LDIR）= 0将 IR/DBUS 开关拨到 DBUS 位置，将 AR1/AR2 开关拨到 AR1 位置置 SW7—SW0 = 00H，按一次 QD 按钮，将 00H 写入AR1，绿色的地址指示灯应显示 00H。
令 K0（CEL#）= 0，K1（LRW）= 0，K3（LDAR1）= 0，按一次 QD 按钮，则将 00H 数据写入存储器的 00H 单元依次重复进行，在存储器 10H 单元写入数据 10H，20H 单元写入 20H，30H 单元写入 30H，40H 单元写入 40H，共存入５个数据将数据将数据 0FH0FH 置入到通用寄存器置入到通用寄存器 R0R0 中中拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的数据 0FH,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000001111按 QD，数据 0FH 已经写入到了通用寄存器 R0 中同理，将数据 0F0H, 55H, 0AAH 分别写入到通用寄存器 R1、R2、R3 中的操作与上述类似，其中开关 K2、K3 的作用是用来选择RO~R3 之中的一个寄存器在本实验中，K2=0,K3=0 表示选择了寄存器 R0，K2=1,K3=0 表示选择了寄存器 R1，K2=0,K3=1 表示选择了寄存器R2，K2=1,K3=1 表示选择了寄存器 R3，只要改变 K2 和 K3 的电平与 SW7-SW0 开关即可实验步骤（二）实验步骤（二）————用用 8 8 位数据开关向位数据开关向 ARAR 送入地址，然后将数据写入双端口存储器中送入地址，然后将数据写入双端口存储器中1 1、向地址寄存器、向地址寄存器 ARAR 送入地址送入地址 0FH0FH，拨动数据通路开关如下：，拨动数据通路开关如下：拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的地址 0FH,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW000001111按 QD，地址 0FH 将写入到地址寄存器 AR 中将数据将数据 0FH0FH 写入到双端口存储器中写入到双端口存储器中将寄存器 R0 中的数据 0FH 写入到双端口存储器 RAM 中的 0FH 单元中，拨动数据通路开关 如下：按动 QD,寄存器 R0 中的数据 0FH 已经写入到双端口存储器 RAM 中的 0FH 单元中数据通路SW-BUS#LDRiRS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K6K7K10 K11K12K13K14电平001010101数据通路SW-BUS#LDRiRD0RD1RS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K4K5K6K7K10 K11K12K13K14电平10001100010DBUS 显示情况： 0000 1111 2 2、向地址寄存器、向地址寄存器 ARAR 送入地址送入地址 0F0H0F0H，拨动数据通路开关如下：，拨动数据通路开关如下：拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的地址 0F0H,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW011110000按 QD，地址 0F0H 将写入到地址寄存器 AR 中将数据将数据 0F0H0F0H 写入到双端口存储器中写入到双端口存储器中将寄存器 R1 中的数据 0F0H 写入到双端口存储器 RAM 中的 0F0H 单元中，拨动数据通路开关如下：按动 QD,寄存器 R1 中的数据 0F0H 已经写入到双端口存储器 RAM 中的 0F0H 单元中 DBUS 显示情况： 1111 0000 3 3、向地址寄存器、向地址寄存器 ARAR 送入地址送入地址 55H55H，拨动数据通路开关如下：，拨动数据通路开关如下：拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的地址 55H,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW001010101按 QD，地址 55H 将写入到地址寄存器 AR 中将数据将数据 55H55H 写入到双端口存储器中写入到双端口存储器中将寄存器 R2 中的数据 55H 写入到双端口存储器 RAM 中的 55H 单元中，拨动数据通路开关如下：按动 QD,寄存器 R2 中的数据 55H 已经写入到双端口存储器 RAM 中的 55H 单元中DBUS 显示情况： 0101 0101 数据通路SW-BUS#LDRiRS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K6K7K10 K11K12K13K14电平001010101数据通路SW-BUS#LDRiRD0RD1RS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K4K5K6K7K10 K11K12K13K14电平10101100010数据通路SW-BUS#LDRiRS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K6K7K10 K11K12K13K14电平001010101数据通路SW-BUS#LDRiRD0RD1RS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K4K5K6K7K10 K11K12K13K14电平100111000104 4、向地址寄存器、向地址寄存器 ARAR 送入地址送入地址 0AAH0AAH，拨动数据通路开关如下：，拨动数据通路开关如下：拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的地址 0AAH,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW010101010按 QD，地址 0AAH 将写入到地址寄存器 AR 中将数据将数据 0AAH0AAH 写入到双端口存储器中写入到双端口存储器中将寄存器 R3 中的数据 0AAH 写入到双端口存储器 RAM 中的 0AAH 单元中，拨动数据通路开关如下：按动 QD,寄存器 R3 中的数据 0AAH 已经写入到双端口存储器 RAM 中的 0AAH 单元中DBUS 显示情况： 1010 1010 实验步骤（三）实验步骤（三）————将双端口存储器将双端口存储器 RAMRAM 中的数据写入到通用寄存器中的数据写入到通用寄存器 RFRF 中中1 1、、将将 RAMRAM 的的 0AAH0AAH 单元数据写入单元数据写入 RORO选择选择 ARAR 中的中的 0AAH0AAH 地址单元，拨动数据通路开关如下：地址单元，拨动数据通路开关如下：拨动 SW7-SW0 开关，设置输入的地址 0AAH,如下所示：SW7SW6SW5SW4SW3SW2SW1SW010101010按 QD将将 0AAH0AAH 单元数据写入单元数据写入 R0R0，拨动数据通路开关如下：，拨动数据通路开关如下： 按 。