实验一 基本运算器实验一、实验目的了解运算器的组成结构；掌握运算器的工作原理二、实验内容1、连线说明：ALU单元：S0..S3(JP18)——开关区单元：K20..K23(JP89)ALU单元：Wa、wB、rALU、CN_I(JP19)——开关区单元：K15..K12(JP92)ALU单元：ALU_D0..ALU_D7(JP25)——扩展区单元：JP62ALU单元：IN0..IN7(JP22)——开关区单元：K0..K7(JP97) 2、打开实验仪电源，按CON单元的nRST按键，将ALU的A、B、FC、FZ、FS、I清零；如果EXEC键上方指示灯不亮，请按一次EXEC键，点亮指示灯，表示实验仪在运行状态3、给暂存器A赋初值（1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数01011000（或其它值）；指示灯亮，表示该位是‘1’，灭为‘0’2）拨动开关区单元K15(wA)、K14(wB)、K13(rALU)、K12(CN_I)开关，赋wA=0（允许写A）、wB=1（禁止写B）、rALU=1(不允许ALU输出)、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T1的下降沿，将二进制数01011000写入暂存器A中，ALU单元的A_7…A_0LED上显示A中的值 4、给暂存器B赋初值（1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数10101011（或其它值）。
2）赋wA=1（禁止写A）、wB=0（允许写B）、rALU=1(不允许ALU输出)、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T2的下降沿，将二进制数10101011写入暂存器B中，ALU单元的R_7…R_0LED上显示B中的值5、赋wA=1（禁止写A）、wB=1（禁止写B）、rALU(K10)=0,按uSTEP键，进入T3节拍，节拍DS169DS168T1、T2、T3无效（T1=0、T2=0、T3=0）00T1（T1=1、T2=0、T3=0）01T2（T1=0、T2=1、T3=0）10T3（T1=0、T2=0、T3=1）11说明：1-亮；0-灭当rALU(K13)=0，如果S3S2S1S0的值是0000时，T2、T3节拍时，允许ALU结果输出；S3S2S1S0的值是其它数值，T3节拍时，允许ALU结果输出，显示于扩展区的二位数码管、DS94..DS101的LED上6、根据后边的“运算结果表”，改变K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值，观察并记录运算器的输出例如：S0=0，S1=0，S2=0，S3=0，ALU的D7_D0 = 58H；FC、FZ、FS、I不变。
注意：只有按CON单元的STEP按键一次，产生一个T3的下降沿，ALU才将标志位FC、FZ、FS、I写入标志寄存器PSW中，才能在ALU单元的FZ、FC、FS、I指示灯上看到结果如果实验仪、PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果，方法是：打开软件，在星研软件的工具条中选择“运算器实验”，打开运算器实验的数据通路图进行上面的手动操作，点击工具条上单节拍或单周期命令图标，数据通路图会反映当前运算器所做的操作三、实验结果及分析运算结果表运算类型ABS3 S2 S1 S0CN_I结果逻辑运算58AB00000ALU=（58） FC=（0 ）FZ=（0 ） FS=(0 )58AB00001ALU=（AB） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 )58AB0001XALU=（FB） FC=（ 0）FZ=（0 ） FS=(0 )0010XALU=（08 ） FC=（ 0）FZ=（0 ） FS=(0 )0011XALU=（F3 ） FC=（ 0）FZ=（0 ） FS=(0 )0100XALU=（ A7 ） FC=（0 ）FZ=（0 ） FS=( 0)移位运算01010ALU=（ 0B ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0)01011ALU=（ 2C ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=(0 )01100ALU=（ 2C） FC=（ 0）FZ=（ 0） FS=(0 )0110(FC=0)1ALU=（2C ） FC=（0 ）FZ=（ 0） FS=( 0)0110(FC=1)ALU=（AC ） FC=（ 0）FZ=（ 0） FS=(0 )01110ALU=（ B0 ） FC=（ 1）FZ=（ 0） FS=(0 )0111(FC=0)1ALU=（ B0 ） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)0111(FC=1)ALU=（ B1 ） FC=（ 1）FZ=（0） FS=(0)算术运算10000ALU=（ 03 ） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)1000(FC=0)1ALU=（ 03 ） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)1000(FC=1)ALU=（ 04 ） FC=（1 ）FZ=（0） FS=(0)10010ALU=（ AD ） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)1001(FC=0)1ALU=（ AD ） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)1001(FC=1)ALU=（ AC ） FC=（ 1）FZ=（0） FS=(0)10100ALU=（ 59 ） FC=（ 1）FZ=（0） FS=(0)1ALU=（ 58 ） FC=（ 1）FZ=（0） FS=(0)1011XALU=（ 57 ） FC=（1 ）FZ=（0） FS=(0)其它1100XFC=（1 ）1101XEI=（ 0）四、思考题１．本实验系统中Ａ寄存器的写入在什么时刻进行？Ｂ寄存器的写入在什么时刻进行？ 能否在一个机器周期内将Ａ、Ｂ寄存器写入不同的数据？答：①按住STEP，CK由高变低，寄存器A的黄色灯亮，表明选择A寄存器。
放开STEP，CK由低变高，产生上升沿，数据55H被写入A寄存器②按住STEP，CK由高变低，寄存器B 的黄色灯亮，表明选择B寄存器放开STEP ，CK 由低变高，产生上升沿，数据33H 被写入B 寄存器③不允许在一个机器周期内将Ａ、Ｂ寄存器写入不同的数据２．本实验系统中ＡＬＵ的求补功能与８０８６ＣＰＵ的求补指令功能是否相同？ 答：本实验系统中ＡＬＵ可对8位位变量进行逻辑“AND”、“OR”、“XOR”循环、求补、清零等基本操作 ，还可以进行加、减、乘、除等基本运算而8086处理器的逻辑运算是16位实验二 存储器实验1、 实验目的1、 掌握简单运算器的数据传送组成原理 2、 验证算术逻辑运算功能发生器74LS181的组合功能二、实验原理1、总线原理：由于本系统内使用8根地址线，8根数据线，所以使用1拍你74LS255作为数据总线，另一片74LS244作为地址总线，总线把整个系统分为内部数据、地址总线和外部数据、地址总线，由于数据总线需要进行由内、外部数据交换，所以由BUS信号来控制数据流向，当BUS=1时数据由内到外，当BUS=0时，数据由外到内 2、由于本系统内使用8根地址线，8位数据线，所以6264的A8~A12接地，其实际容量为256,6264的数据、地址总线已经接在总线单元的外部总线上。
存储器有3个控制信号：地址总线设置存储地址，RM=0时，把存储器中的数据读出到总线上；当WM=0，并且EMCK有一个上升沿，把外部总线上的数据写到存储器中图7-6-1 存储器实验原理图实验所用的半导体静态存储器电路原理如图7-6-1所示，该静态存储器由一片6116(2Kx8)构成，其数据线(D7~D0)以8芯扁平线方式和数据总线(D7~D0)相连接，地址线由地址锁存器(74LS273)给出，该锁存器的输入/输出通过8芯扁平线分别连至数据总线接口和存储器地址接口地址显示单元显示AD7~AD0的内容数据开关经一三态门(74LS245)以8芯扁平线方式连至数据总线接口，分时给出地址和数据6116有3根控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WR（写线）当片选有效CS=0时，OE=0时进行读操作，WR=0时进行写操作本实验中将OE引脚接地，在此情况下，当CS=0、WR=1时进行读操作，CS=0、WR=0时进行写操作，其写时间与T3脉冲宽度一致实验时T3脉冲由【单步】命令键产生，其它电平控制信号由二进制开关模拟，其中CE、SW-B、LDAR为高电平有效，而WE为读/写(W/R)控制信号，当WE=0时进行读操作，当WE=1时进行写操作。
图7-6-2 实验连线示意图按图7-6-2所示，连接实验电路：① 总线接口连接：用8芯扁平线连接图7-6-2中所有标明“”或“”或“”图案的总线接口② 控制线与时钟信号“”连接：用双头实验导线连接图7-6-2中所有标明“”或“”图案的插孔（注：Dais-CMH的时钟信号已作内部连接）在闪动的“P.”状态下按动【增址】命令键，使LED显示器自左向右第4位显示提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态若当前处“L”状态，本操作可略）一)内部总线数据写入存储器给存储器的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00地址单元写入数据11为例）：注:【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲(二)读存储器的数据到总线上依次读出第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00地址单元读出数据11为例）：注:【单步】键的功能是启动时序电路产生T1~T4四拍单周期脉冲三、实验结果及分析实验所得结果与理论分析结果基本一致四、思考题1．本实验系统中所使用的存储芯片６１１６的容量有多大？系统中实际可访问的空间是多大？ 答：①存储器6116芯片容量2K*8位。
②实际可访存空间：2K２．本实验系统中存储器的读写控制信号如何得到的？它们各自在什么时候有效？ 答：①在CS=0下，OE=0时进行读操作，WR=0时进行写操作②OE引脚接地下，当CS=0、WR=1时进行读操作，CS=0、WR=0时进行写操作，其写时间与T3脉冲宽度一致③实验时T3脉冲由【单步】命令键产生，其它电平控制信号由二进制开关模拟，其中CE、SW-B、LDAR为高电平有效，而WE为读/写(W/R)控制信号，当WE=0时进行读操作，当WE=1时进行写操作实验三 系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验一、实验目的1、 理解总线的概念及其特性 2、 掌握控制总线的功能和应用二、实验内容由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，所以需要外部总线提供数据信 号、地址信号以及控制信号在该实验平台中，外部总线分为数据总线、地址总线和控制总线，分别为外设提供上述信号。