实验三 常规数据通路组成实验.doc

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1、实验三 常规数据通路组成实验姓名:李云娜 班级:软件1102 学号:201116040225一、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 验证型。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

2、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

3、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,DR2。RS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

4、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-K15。五、 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WR

5、1=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DBUS。(4)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R2,0F

6、H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。六、 实验步骤1 令K0(CEL#)= 1,K1(LRW) = 1,K2(CE

7、R)= 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SW7SW0 = 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,共存入个数据。将数据0FH置入到通用寄存器R0中拨动SW7-SW0开

8、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ROR3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)用8位数据开关向AR送入地址,然后将数据写入双端口存储器中数

9、据通路SW-BUS#LDRiRS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K6K7K10 K11K12K13K14电平0010101011、向地址寄存器AR送入地址0FH,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0FH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 数据通路SW-BUS#LDRiRD0RD1RS-BUS#LDAR

10、#CEL#LR/W#RAM-BUS#LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K4K5K6K7K10 K11K12K13K14电平10001100010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DBUS显示情况: 0000 1111 2、向地址寄存器AR送入地址0F0H,拨动数据通路开关如下: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拨动SW7-SW0开关,设置输入的地址0F0H,如下所示:SW7SW

11、6SW5SW4SW3SW2SW1SW011110000按QD,地址0F0H将写入到地址寄存器AR中 将数据0F0H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: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、向地址寄存器AR送入地址5

12、5H,拨动数据通路开关如下: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55H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,拨动数据通路开数据通路SW-BUS#LDRiRD0RD1RS-BUS#LDAR#CEL#LR/W#RAM-BUS#

13、LDDR1ALU-BUS#电平开关K0 K1K4K5K6K7K10 K11K12K13K14电平10011100010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0010101014、向地址寄存器AR送入地址0AAH,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0AAH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10111100

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