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1、2004-2005学年度第一学期计算机组成原理实验指导书2实验一 运算器实验（一）算术逻辑运算实验一实验目的1掌握简单运算器的数据传送通路。2验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。二预习内容掌握74181芯片的功能及使用方法。三实验设备与环境CCTIV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。四实验内容1实验原理 实验中所用的运算器数据通路图11所示。其中运算器由两片74LSl 81以并串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器(74LS373)锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开并(“INPUT
2、DEVICE”)用来给出参与运算的数据，并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连，数据显示灯(“BUS UNIT”)和数据总线相连，用来显示数据总线内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于电路中的时序信号均已连至“WR UNIT的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将WR UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3、S2、S1、 So、Cn、M、LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB各电平控制信号用“SWITCH UNIT”中
3、的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALUB、SWB为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。2实验步骤 (1 ) 按图12连接路线，仔细查线无误后，接通电源。 (2 ) 用二进制数码开关向DRl和DR2寄存器置数。具体操作步骤图示如下： 检验DRl和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门(SW-B=1)， 打开ALU输出三态门(ALU-B=0)。当置S3、S2、S1、So、M为1 1 1 1 l时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示灯显示DR2中的数。(3) 验证74LSl81的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)在给定DRl=65、DR2=
4、A7的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。五、注意事项1.本次实验内容适用于计划学时数为68。2.上机课时要求必须带本次实验课的指导书以及相关的教材资料。 3.实验指导书每人一份，为平时实验课的依据，注意保管。4.实验指导书仅作为上机时的步骤提要，不能作为唯一的依据，以教材代码和课堂讲授为准。六、填写实验报告要求 1.填写课程名称:网络操作系统，然后填写日期。 2.实验内容为本次实验的题目。 3.课时填写是这样的:如果本次实验课时间为一次课，则填写2；两次则为4，以此类推。 4.成绩一栏和最后的指导教师评语为教师填写。 5.实验报告部分为主体
5、部分，其中主要填写本人上机过程所调试程序的步骤和程序的执行结果，以及自己的实验体会和收获。 6.最后要填写上自己所在的班级、姓名、学号。 7.实验报告要自己独立填写完成，字迹要工整，并注意保存好，按照教师规定日期准时提交，作为平时成绩的重要依据和期末考试的参考。(二) 进位控制实验 一实验目的 1验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能。2按指定数据完成几种指定的算术运算。二预习内容熟悉进位控制运算器原理图 二实验设备 CCTIV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若于。 三实验内容1 实验原理进位控制运算器的实验原理如图13所示，在实验(1)的基础上增加进位控制部分，其中18l的进位进入一个
6、74锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STATE UNIT”的微动开关KK2上。AR是电平控制信号 (低电平有效)，可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。 2实验步骤 (1) 按图14连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。(2)用二进制数码开关向DRl和DR2寄存器置数，具体方法： 关闭ALU输出三态门 (ALU-B=1)，开启输入三态门 (SW-B=0)，设置数据开关 例如向DRl存入01010101，向DR2存入10101010。具体操作步骤如下：(3) 进位标志清零具体操作方法如下：S3S2SlS0M的状态置
7、为0 0 0 0 0，AR状态置为0(清零时DRl寄存器中的数应不等于FF)按动微动开关KK2。注：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“0”，无进位；标志指示灯CY灭时表示进位为“1”，有进位。(4)验证带进位运算及进位锁存功能，使Cn=l，Ar=0，SWB=1来进行带进位算术运算。例如：做加法运算，首先向DRl、DR2置数，然后使ALUB=0，S3S2S1S0M状态为l 0 0 1 0，此时数据总线上显示的数据为DRl加DR2加当前进位标志，这个结果是否产生进位，则要按动微动开关KK2，若进位标志灯亮，表示进位；反之，有进位。五、注意事项1.本次实验内容适用于计划学时数为68的学时。2.上
8、机课时要求必须带本次实验课的指导书以及相关的教材资料。 3.实验指导书每人一份，为平时实验课的依据，注意保管。4.实验指导书仅作为上机时的步骤提要，不能作为唯一的依据，以教材代码和课堂讲授为准。六、填写实验报告要求 1.填写课程名称:网络操作系统，然后填写日期。 2.实验内容为本次实验的题目。 3.课时填写是这样的:如果本次实验课时间为一次课，则填写2；两次则为4，以此类推。 4.成绩一栏和最后的指导教师评语为教师填写。 5.实验报告部分为主体部分，其中主要填写本人上机过程所调试程序的步骤和程序的执行结果，以及自己的实验体会和收获。 6.最后要填写上自己所在的班级、姓名、学号。 7.实验报告要
9、自己独立填写完成，字迹要工整，并注意保存好，按照教师规定日期准时提交，作为平时成绩的重要依据和期末考试的参考。(三)移位运算实验一实验目的验证移位控制的组合功能。二预习内容 掌握ALU及移位寄存器的功能。三实验设备与环境CCT-IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。四实验内容1实验原理移位运算实验原理如图l一5所示，使用了一片74LS299作为移位发生器，其输入输出端以排针方式和总线单元连接。299一B信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，实验时将“WR UNIT”中的T4接至“STATE UNIT”中的KK2单脉冲发生器， 由S0Sl M控制信号控制其功能状态，其列表如下：299一
10、BS1S0M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2实验步骤(1)按图16连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。(2)移位操作：置数，具体步骤如下：移位，参照上表改变S0Sl M 299-B的状态，按动微动开关KK2，观察移位结果。五、注意事项1.本次实验内容适用于计划学时数为68。2.上机课时要求必须带本次实验课的指导书以及相关的教材资料。 3.实验指导书每人一份，为平时实验课的依据，注意保管。4.实验指导书仅作为上机时的步骤提要，不能作为唯一的依据，以教材代码和课堂讲授为准。六、填写实验报告要求 1.填写课程名
11、称:网络操作系统，然后填写日期。 2.实验内容为本次实验的题目。 3.课时填写是这样的:如果本次实验课时间为一次课，则填写2；两次则为4，以此类推。 4.成绩一栏和最后的指导教师评语为教师填写。 5.实验报告部分为主体部分，其中主要填写本人上机过程所调试程序的步骤和程序的执行结果，以及自己的实验体会和收获。 6.最后要填写上自己所在的班级、姓名、学号。 7.实验报告要自己独立填写完成，字迹要工整，并注意保存好，按照教师规定日期准时提交，作为平时成绩的重要依据和期末考试的参考。实验二 存储器实验一. 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。二预习内容了解实验原理图2-1中的各控
12、制信号作用三实验设备CCTIV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。四实验内容1实验原理 实验所用的半导体静态存储器电路原理如图21所示，实验中的静态存储器由片6116(2K x 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。数据开并经一三态门 (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，接入6116的地址A7一A0， 而高三位A8一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
13、，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SWB为低电平有效，LDAR为高效电平有效。2实验步骤 (1)形成时钟脉信号T3，具体接线方法和操作步骤如下: 接通电源，用示波器接入方波信号源的输出插孔H24，调节电位器W1，使H24端输出实验所期望的频率的方波。 将时序电路模块中的和H23排针相连，CLR置“1”。 在时序电路模块中有两个二进制开关“STOP”和“STEP”。将“STOP”开关置为“RUN”状态、“STEP”开关置
14、为“EXEC”状态时，按动微动开关START，则T3输出连续的方波信号，此时调节电位器W1，用示波器观察，使T3输出实验要求的脉冲信号。当“STOP”开关置为“RUN”状态、“STEP”开关置为“STEP”状态时，每按动一次微动开关START，则T3输出一个单脉冲，其脉冲宽度与连续方式相同。关闭电源。(2) 按图22连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。由于存储器模块内部连线已经接好，因此只需完成实验电路的形成、控制信号模拟开关、时钟脉冲信号T3与存储模块的外部连接。(3)给存储器的00、01、02、03、04地址单元中分别写入数据11、12、13、14、15，具体操作步骤如下： (以向0号单元写入11为例)依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。具体操作步骤如下：(以从0号单元读出11数据为例)五、注意事项1.本次实验内容适用于计划学时数为68。2.上机课时要求必须带本次实验课的指导书以及相关的教材资料。
