TDN-CM++教学实验系统使用说明
计算机组成与结构实验指导(学生)1
《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。
表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。
(解密)TDN CM++ CPLD实验资料2
P24：2．2 并行加法器设计实验一．实验目的1. 掌握并行加法器的原理及其设计方法。
2. 熟悉CPLD应用设计及EDA软件的使用。
二．实验设备1. TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一套。
2. PC微机一台。
三．实验原理本节实验使用大规模可编程逻辑器件MAXII EPM570T100C5来设计实现一个4位的并行进位加法器。
传统的数字系统设计只能是通过设计电路板来实现系统功能，而采用可编程逻辑器件，则可以通过设计芯片来实现系统功能。
从而有效地增强了设计的灵活性，提高了工作效率。
并能够缩小系统体积，降低能耗，提高系统的性能和可靠性。
对该器件的逻辑系统设计是通过使用硬件描述语言或原理图输入来实现的，硬件描述语言有ABEL、VHDL等多种语言，本节实验是使用原理图输入来进行编程的。
下面是一个用原理图输入设计一个四位并行加法器加法器的例子。
该加法器采用并行进位，有两组四位加数A3～A0、B3～B0输入，四位本地和F3～F0输出，一个低位进位C0输入及一个本地进位CY输出。
系统采用Quartus II软件来对可编程逻辑器件MAXII EPM570T100C5进行编程设计实验。
Quartus II可采用原理图或硬件描述语言来进行设计输入，并能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真。
其编译器是此软件的核心，它能进行逻辑优化，并将逻辑映射到器件中去，自动完成布局与布线并生成编程所需要的熔丝图文件。
该软件支持多种可编程逻辑器件。
四．实验步骤1.如图2.2-1所示，运行Quartus II软件。
2.选择菜单FileÆNew Project Wizard，如图2.2-2所示，建立一个新工程。
出现如图2.2-3所示New Project Wizard对话框界面。
3.点击“Next”出现如图2.2-4所示的ADDERFILE对话框界面，在FILE NAME 栏中输入“ADDER”。
4.点击“Next”出现如图2.2-5所示的器件设置对话框界面，选择CPLD开发板使用的MAXII系列EPM570T100C5芯片，一直点击“Next”按钮，完成新工程的建立。
复杂模型机实验实验报告（共9篇）
复杂模型机实验实验报告(共9篇)_复杂模型机实验报告计算机组成原理实验报告实验题目：一台模型计算机的总体设计之复杂模型机设计实验目的：(1)在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统，构造一台复杂模型计算机，建立一台基本完整的整机。
(2)为其定义至少五条机器指令，并编写相应的微程序，通过联机调试，观察计算机执行指令：从取指令、指令译码、执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况，进一步掌握整机概念。
实验设备TDN-CM+教学实验系统一套、微型计算机一台、排线若干。
实验原理：(1)数据格式及指令系统：①数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示，字长为8位，其格式如下：其中，第7位为符号位，数值表示范围是－27 ≤X≤27－1 ②指令格式模型机设计4大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。
A．算术逻辑指令设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RS为源寄存器，RD为目标寄存器，并规定：九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式见表5.2－1。
B.访问及转移指令：模型机设计两条访问指令，即存数(STA)、取数(LDA)，两条转移指令，即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移(BZC)，指令格式如下：其中，OP－CODE为操作码，RD为目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。
D为位移量(正负均可)，M为寻址模式，其定义如下：本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
C．I/O指令：输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令，其格式如下：其中，addr=01时，选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备，addr=10时，选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。
D．停机指令：停机指令格式如下：HALT指令，用于实现停机操作。
③指令系统：本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令七条，移位指令两条，访问内存指令和程序控制指令四条，输入/输出指令两条，其它指令一条。
CMX用户手册0515
2
TD-CMX 实验系统用户手册
西安唐都科教仪器公司
第 2 章 TD-CMX 系统的配置与安装
2.1 系统配置
TD-CMX 实验系统出厂时已全部安装完好，其中的元件配置情况如表 2-1 所示。
项目 微程序控制器
运算器 SYS 单元
具有完善的系统监测和实验电路检测功能及电路的保护性设计，使实验系统更易于维护和 使用。
1.2 系统构成
TD-CMX பைடு நூலகம்验系统硬件内容如表 1-1 所示。
表 1-1 TD-CMX 系统硬件内容
MC 单元 ALU® 单元 PC&AR 单元 IR 单元
微程序存储器，微命令寄存器，微地址寄存器，微命令译码器等 算术逻辑移位运算部件， A、B 显示灯，4 个通用寄存器 程序计数器，地址寄存器 指令寄存器，指令译码逻辑，寄存器译码逻辑
第 2 章 TD-CMX系统的配置与安装............................................................................. 3
2.1 系统配置.................................................................................................................................3 2.2 系统的安装.............................................................................................................................4
实验的五微控制器实验的
实验五微控制器实验一、实验目的1.掌握微程序控制器的工作原理。
2.定义五条机器指令，并为其编制相应的微程序，掌握微程序的编制、写入的方法，观察微程序的运行，理解指令的执行流程。
二、实验设备1、TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台2、排线若干三、实验内容1.实验原理在前面四个实验中，所有的控制信号是人为用开关单元产生的，但是在实际的CPU中，所有的控制信号都是由CPU自动产生的。
所以在本次实验中用微程序来控制，自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。
这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一段微程序。
本实验设计了五条机器指令，其指令格式如下：助记符机器指令码说明IN 00000000 ；输入，“INPUT”设备中的开关状态→R0 ADD addr 00010000 XXXXXXXX ；二进制加法，R0＋［addr］→R0STA addr 00100000 XXXXXXXX ；存数，R0→［addr］OUT addr 00110000 XXXXXXXX ；输出，［addr］→BUSJMP addr 01000000 XXXXXXXX ；无条件转移，addr→PC机器指令码的前4位为操作码。
其中IN为单字长，其余为双字长指令，XXXXXXXX为addr对应的二进制地址码。
为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。
存储器读操作（READ）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。
存储器写操作（WRITE ）：拨动总清开关CLR 后，控制台开关SWB 、SWA 设置为“01”时，按START 微动开关可对RAM 进行连续手动写入。
启动程序（RUN ）：拨动总清开关CLR 后，控制台开关SWB 、SWA 设置为“11”时，按START 微动开关，即可转入到第01号“取址”微指令，启动程序运行。
计算机组成原理 运算器实验—算术逻辑运算实验
实验报告一、实验名称运算器实验—算术逻辑运算实验二、实验目得1、了解运算器得组成原理。
2、掌握运算器得工作原理.3、掌握简单运算器得数据传送通路。
4、验证运算功能发生器(7４LS18１）得组合功能.三、实验设备TDＮ-CM+＋计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干。
四、实验原理实验中所用得运算器数据通路如图1-1所示。
其中两片7４LＳl８１以串行方式构成8位字长得ALU，AＬU得输出经过一个三态门(74LS245)与数据总线相连.三态门由ＡLU—R控制，控制运算器运算得结果能否送往总线，低电平有效。
为实现双操作数得运算，ALＵ得两个数据输入端分别由二个锁存器DＲ1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。
要将数据总线上得数据锁存到ＤRl、ＤR2中，锁存器得控制端LDDR1与ＤDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。
数据开关（“ＩNPUＴＤEVIＣE”）用来给出参与运算得数据，经过三态（74ＬＳ24５)后送入数据总线,三态门由SW—B控制,低电平有效。
数据显示灯(“B ＵＳUNIT＂）已与数据总线相连,用来显示数据总线上得内容.图中已将用户需要连接得控制信号用圆圈标明(其她实验相同,不再说明）,其中除Ｔ4为脉冲信号外,其它均为电平信号。
由于实验电路中得时序信号均已连至“W/ＲＵNIT”得相应时序信号引出端,因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT"得T4接至“STATE UNＩT"得微动开关ＫＫ２得输入端,按动微动开关，即可获得实验所需得单脉冲.ＡＬU运算所需得电平控制信号Ｓ3、S2、S１、S0、Cn、M、ＬDDRl、LDDR2、AＬＵ－B、SW－B均由“SWＩＴCH UNＩT ”中得二进制数据开关来模拟，其中Cｎ、AＬＵ—B、SW一B为低电平有效LDDR１、LDDR2为高电平有效。
对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。
五、实验内容1．输入数据通过三态门74LＳ２45后送往数据总线,在数据显示灯与数码显示管LＥD上显示。
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《TDN-CM++联机软件》配套于本公司的产品：计算机组成原理及系统结构教学实验系统，型号：TDN-CM++，软件版本号：TDN-CM++ 1.03(W)。
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计算机组成原理实验
第一段） （2）检验 ）检验DR1、DR2的数据输入是否正确 （P3 第一段） 、 的数据输入是否正确
功能表验证举例： 功能表验证举例： S3~S0=0100 教材P31 ALU功能表 教材 功能表 M =0（算术运算）Cn=1（无进位）A加(A·B反) （算术运算） （无进位） 加 A=01100101 B反=01011000 B=10100111B (A·B反)=01000000（逻辑与） （逻辑与）
排线连接时注意排线的 颜色，中间不要扭转。 颜色，中间不要扭转。
ALU单元与二进制控制信号开关之间的连接： 单元与二进制控制信号开关之间的连接： 单元与二进制控制信号开关之间的连接 S3~S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B 、 、 、 、 、 数据单元SW-B与控制信号开关单元之间的连接。 与控制信号开关单元之间的连接。 数据单元 与控制信号开关单元之间的连接
存储器模块（ 2. 存储器模块（PRAM UNIT） ） AUJ5 静态RAM6116 静态 6116 74LS273 地址寄存器 74LS161 PC寄存器 寄存器 ADJ6
地址指示灯 AD7~AD0
3. 微控器模块（MICRO-CONTROLLER UNIT） 微控器模块（ ） E2PROM 2816 MK23~MK0 MD23~MD0 UA5~UA0 控存（ 片 位 控存（3片,24位） 24位微代码输入开关 位微代码输入开关 24位数据指示灯 位数据指示灯 6位微地址指示灯 位微地址指示灯
时序电路（ 4. 时序电路（STATE UNIT） ） Ø 时钟源 START KK2 微动开关 微动开关
5. 数据 地址开关 数据/地址开关 SWJ3 数据/地址排针 数据 地址排针 D7~D0 数据/地址指示灯及开关 数据 地址指示灯及开关 指示灯灭—— 1 指示灯灭 指示灯亮—— 0 指示灯亮
实验二 进位控制实验-报告
·1·沈 阳 工 程 学 院学 生 实 验 报 告实验室名称：计算机组成原理实验室 实验课程名称：计算机组成原理 实验项目名称：进位控制实验 实验日期： 20 年 月 日 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 批阅教师： 成绩：一．实验目的1．验证带进位控制的算术运算功能发生器(74LS181)的功能。
2．完成加法和减法算术运算，记录结果并分析进位变化情况。
二．实验设备TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三．实验内容1．实验原理进位控制运算器的实验原理如图2-1所示。
图2-1 进位控制实验原理图图中①~④对应的信号名称分别是①( )、②( )、③( )、④( )。
其中AR 为( )电平有效，LDDR1为( )电平有效。
本次实验在前面的算术逻辑运算实验基础上增加了进位控制部分。
当( )为低电平并且( )为正脉冲信号时，本次74LS181运算结果的进位将写入到74LS74锁存器中，并通过( )指示灯显示。
实验时将T4连至“STATE UNIT ”的微动开关KK2上。
2．实验步骤(1)请将图2-2实验接线图中缺少的接线及信号名称补充完整，仔细查无误后，接通电源。
实验二 进位控制实验·2·图2-2 实验接线图(2)用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
请将操作步骤补充完整。
按照实验一中介绍的方法检验DR1和DR2中存的数是否正确，如果不正确需要( )。
如果正确请将SW-B 置为( )，将LDDR1、LDDR2和ALU-B 均设置为( )，以防止( )。
(3)在开始运算之前，如果进位标志指示灯CY 为灭，表示（ ）。
此时需要将进位标志（ ），具体操作方法是将S3、S2、S1、S0、M 、AR 、LDDR1和LDDR2的状态置为（ ），然后按动微动开关（ ）。
若清零时DR1寄存器中的数为FFH ，则会出现（ ）的情况。
(4)使Cn=( )、AR=( )、ALU-B=( )，S3 S2 S1 S0 M 状态为( )，来验证带进位加法运算及进位锁存功能。
实践教学系统操作说明(3篇)
第1篇一、引言实践教学系统是高校教学的重要组成部分，旨在提高学生的实践操作能力，培养学生的创新精神和团队协作能力。
本系统集成了丰富的实践教学内容，为学生提供了一个便捷、高效的实践学习平台。
以下是对实践教学系统操作的详细说明。
二、系统登录与注册1. 登录（1）打开浏览器，输入实践教学系统的网址。
（2）在登录页面，输入用户名和密码。
（3）点击“登录”按钮，进入系统。
2. 注册（1）在登录页面，点击“注册”按钮。
（2）在注册页面，填写相关信息，如姓名、学号、专业、邮箱等。
（3）点击“提交”按钮，完成注册。
三、系统功能介绍1. 实践课程管理（1）查看课程列表：学生可以查看所有可用的实践课程，包括课程名称、课程简介、上课时间、学分等信息。
（2）选择课程：学生可以根据自己的兴趣和需求，选择适合自己的实践课程。
（3）课程详情：点击课程名称，查看该课程的详细信息，包括课程大纲、实验指导书、教学资源等。
2. 实验预约（1）查看实验预约时间：学生可以查看实验预约的时间表，了解实验预约的规则和注意事项。
（2）预约实验：根据实验预约时间表，选择合适的实验时间段进行预约。
（3）查看预约结果：预约成功后，学生可以查看自己的预约结果，了解实验的具体时间、地点等信息。
3. 实验报告提交（1）上传实验报告：学生完成实验后，需将实验报告上传至系统。
（2）报告格式要求：实验报告需按照规定的格式进行编写，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果、实验分析等。
（3）报告审核：上传实验报告后，教师将对报告进行审核，审核通过后，学生可以获得相应的学分。
4. 教学资源下载（1）查看教学资源：学生可以查看系统提供的教学资源，如课件、实验指导书、视频教程等。
（2）下载资源：学生可以根据自己的需求，下载相应的教学资源。
5. 在线交流（1）发帖：学生可以在论坛发帖，分享学习心得、实验技巧等。
（2）回帖：学生可以回复他人的帖子，参与讨论。
（3）私信：学生可以给其他学生发送私信，进行一对一交流。
计算机组成原理实验指导书(TDN-CM)教学版
计算机组成原理实验指导书TDN-CM系统构成1.控制信号发生单元（JT UNIT（TDN-CM）即W/R UNIT（TDN-CM+））用来转换产生各单元电路所需的时序信号T1~T4，以及外总线所需的读/写控制信号W/R。
2.时序电路单元（STATE UNIT）其电路由四部分构成：消抖电路（KK2）、时序控制（TS1、TS2、TS3、TS4）、时钟信号源（φ）、拨动二进制开关组（STOP、STEP）。
用户只需将φ信号与信号源的输出插孔相连，然后按动START（KK1）微动开关，根据STOP及STEP的状态，T1~T4将输出有规则的方波信号。
（1）单拍脉冲及消抖电路在实验中KK2一般用来作为单拍脉冲信号发生器；START已将其输出接入时序电路中的START处，作为时序电路的启动开关。
（2）时序控制电路、拨动开关组STEP（单步）、STOP（停机）分别是来自实验台上部的两个二进制开关STEP、STOP的模拟信号。
启动是来自实验台“STATE UNIT”单元的一个微动开关START的按键信号。
当STOP开关置为RUN状态，STEP开关置为EXEC时，按下START，时序信号TS1~TS4将周而复始的发送出去。
若STEP开关置为STEP状态时，按下START，机器处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机。
利用单步方式，每次只产生一条微指令，因而可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。
另外，当机器连续运行时，如果使STOP开关置STOP，也会使机器停机，或将CLR开关置为零，也可使时序清零。
3.信号源单元“SIGNAL UNIT”可先调节W1，使H23端输出用户期望的某一频率的波形信号，信号的频率在30Hz-300Hz；然后，再调节W2使H23端输出特定占空比的信号，供实验时选择使用。
4.运算器单元（ALU UNIT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并-串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2作为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果；ALU的输出三态门74LS245通过排针连到数据总线上；一片8位的移位寄存器74LS299可通过排针连到数据总线上；由GAL（general array logic，通用阵列逻辑）和74LS74锁存器组成进位标志控制电路和为零标志控制电路；进位标志和为零标志指示灯。
TDN-CM++教学实验系统使用说明
TDN—CM++教学实验系统使用说明一、系统与PC机联机说明实验系统安装有一个标准的DB型9针RS－232C串口插座，使用配套的串行通信电缆分别插在实验系统及PC机的串口，即可实现系统与PC机的联机操作。
系统配套的集成操作软件具有专为联机操作而开发的图形方式操作界面，具有动态调试功能，可根据实验系统的数据通路图实现实时、动态地显示用户设计的实验数据流的流向、数据值、控制线状态和各单元的内容。
本系统软件通过PC机串行口向实验系统上的单片机控制单元发送指令，由实验系统的单片机直接对程序存储器、微程序控制器进行读和写，控制单拍或单步微程序、单步机器指令和程序连续运行等操作，实时监测各数据流和控制流，从而实现实时动态图形方式下的系统跟踪调试和运行。
系统通信电缆连接方式如图1所示。
PC机实验系统图1 PC机和实验系统用串行口连接方式二、集成操作软件的安装与卸载1．软件运行环境操作系统：中、英文Windows95/98/2000/NT/ME/XP最低配置CPU：奔腾133MHz；内存：16 MB；显示卡：标准VGA，256色显示模式以上；硬盘：15 MB以上；驱动器：2X倍速CD-ROM以上；其他设备：鼠标器。
建议配置：CPU：奔腾166MHz或更高；内存：16 MB以上；显示卡：SVGA，16K色以上显示模式，分辨率为800×600。
其他设备同“最低配置”。
2．安装软件安装操作如下：通过“资源管理器”找到光盘驱动器本软件安装目录下的Setup.EXE，双击该文件名执行它，按屏幕提示进行安装操作。
“TDN-CM++1.03”安装成功后，在“开始”菜单的“程序”子菜单里将出现“CMPP”程序组，单击“CMPP”即可执行该程序组。
3．启动软件软件的启动方式有如下三种：用户可以选择【开始】→【程序】选项，在菜单中单击“CMPP”文件名即可启动该程序组。
用户也可以选择【开始】→【程序】→【启动】选项，在菜单中单击“CMPP”文件即可启动该程序组。
TD-CMA实验系统用户手册（西安唐都） 模板
目录第1章TD-CMA系统概述 (1)1.1 系统功能及特点 (1)1.2 系统构成 (3)1.3 系统主要实验项目 (4)第2章TD-CMA系统的配置与安装 (5)2.1 系统配置 (5)2.2 系统的安装 (6)第3章TD-CMA系统硬件环境 (7)3.1 系统硬件布局图 (7)3.2 系统电源 (7)3.3 系统实验单元电路 (8)3.4 注意事项 (21)第4章TD-CMA系统集成操作软件 (22)4.1 与PC联机说明 (22)4.2 软件操作说明 (22)第5章TD-CMA系统检测功能说明 (32)第6章TD-CMA系统常见故障的分析及处理 (34)附录1 微程序流图编程方法 (35)1第1章 TD-CMA 系统概述TD-CMA 教学实验系统是西安唐都科教仪器公司2008年推出的新一代计算机组成原理与系统结构教学的实验设备，该设备可使学生通过实验来更有效的理解并掌握计算机的构成，为进一步开展具有实用价值的计算机系统的设计打下良好的基础。
1.1 系统功能及特点1．先进丰富的课程内容使用实时动态图形调试实验方法，进行计算机组成原理的实验教学，比以往各种实验设备增加了并行运算器、Cache 高速缓存、CPU 设计、外总线接口设计、中断、DMA 等实验内容，并可开展CISC 、RISC 、重叠、流水等先进计算机系统结构的设计和实验研究。
2．先进设计方法和开发工具采用VHDL 语言、ALTREA 公司最新MAXII 系列CPLD 和先进设计开发工具QUARTUS II 来开展设计性的实验，具有更好的实用价值。
3．先进的实时动态图形调试方式系统为各计算机部件（运算器、存储器、控制器）分别提供了实时动态图形调试工具，使得学生可以轻松了解复杂部件的内部结构和操作方法，并可实时跟踪部件的工作状态。
在模型计算机整机调试的图形调试工具方面，系统除提供数据通路图、微程序流程图二种图形调试方式外，还增加了交互式微程序自动生成和当前微指令功能的模拟、系统调试过程的保存及回放等多种先进和实用的调试功能，这些图形调试方式及功能使得实验过程更为形象直观，好教好学，具有更为优秀的示教效果。
计算机组成的实验
、`` OP]、]][、实验一运算器──算术逻辑运算器实验一实验目的(1) 掌握算术逻辑运算单元(ALU)的工作原理；(2) 熟悉简单运算器的数据传送通路；(3) 验证4位运算功能发生器功能(74181)的组合功能。
二实验设备TDN－CM＋＋计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三实验原理图1运算器数据通路实验中所用到的运算器数据通路如图1所示。
其中运算器由两片74181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(74245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74373)锁存，锁存器的输入连接至数据总线，数据开关INPUT DEVICE用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门(74245)和数据总线相连，数据显示灯“BUS UNIT”已和数据总线相连，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。
由于实验电路中的时序信号均已连至W/R UNIT的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将W/R 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，S0，C n，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B各电平控制信号用SWITCH UNIT中的二进制数据开关来模拟，其中C n，ALU-B，SW-B为低电平控制有效，LDDR1，LDDR2为高电平有效。
四实验步骤(1)按图2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DR1和DR2寄存器置数。
具体操作步骤如：:校验DR1和DR2中存放的数据是否正确，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，S0，M为11111时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成10101时，总线指示灯显示DR2中的数。
西安唐都计算机组成原理实验指导书
1．1 计算机系统的组成
1．数字计算机的组成 一台典型的数字计算机是由五大部分组成的，即运算器、存储器、控制器、输入设备和 输出设备。其基本硬件结构如图 1.1-1 所示。
数据
输入 设备
运算器
数据
数据
存储器
控制信号
控制信号
指令
输出设备 控制信号 控制器
控制信号
图 1.1-1 数字计算机的基本硬件结构
附录 1 CPLD 器件简介 附录 2 实验用芯片介绍 参考文献
第 1 章 计算机系统概论
一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的，二者是一个有机的整 体，必须协同工作才能发挥计算机的作用。硬件是计算机的物理实体，由运算器、控制器、 存储器、输入设备、输出设备五大部件组成，一般又将运算器和控制器合称中央处理器 （CPU）。软件是支持计算机硬件系统工作的程序的统称，它分为系统软件和应用软件两大 类。计算机系统的工作是由软件和硬件共同来完成的，有些功能既可以由硬件来完成，也可 以由软件来完成。
硬件系统
中央处理器 主机
主存储器
控制器 运算器
外设
辅助存储器 输入设备 输出设备
计算机系统
系统软件 软件系统
应用软件
操作系统 语言程序 服务程序 数据库管理系统
图 1.1-2 计算机系统组成关系
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TDN—CM++教学实验系统使用说明一、系统与PC机联机说明实验系统安装有一个标准的DB型9针RS－232C串口插座，使用配套的串行通信电缆分别插在实验系统及PC机的串口，即可实现系统与PC机的联机操作。
系统配套的集成操作软件具有专为联机操作而开发的图形方式操作界面，具有动态调试功能，可根据实验系统的数据通路图实现实时、动态地显示用户设计的实验数据流的流向、数据值、控制线状态和各单元的内容。
本系统软件通过PC机串行口向实验系统上的单片机控制单元发送指令，由实验系统的单片机直接对程序存储器、微程序控制器进行读和写，控制单拍或单步微程序、单步机器指令和程序连续运行等操作，实时监测各数据流和控制流，从而实现实时动态图形方式下的系统跟踪调试和运行。
系统通信电缆连接方式如图1所示。
PC机实验系统图1 PC机和实验系统用串行口连接方式二、集成操作软件的安装与卸载1．软件运行环境操作系统：中、英文Windows95/98/2000/NT/ME/XP最低配置CPU：奔腾133MHz；内存：16 MB；显示卡：标准VGA，256色显示模式以上；硬盘：15 MB以上；驱动器：2X倍速CD-ROM以上；其他设备：鼠标器。
建议配置：CPU：奔腾166MHz或更高；内存：16 MB以上；显示卡：SVGA，16K色以上显示模式，分辨率为800×600。
其他设备同“最低配置”。
2．安装软件安装操作如下：通过“资源管理器”找到光盘驱动器本软件安装目录下的Setup.EXE，双击该文件名执行它，按屏幕提示进行安装操作。
“TDN-CM++1.03”安装成功后，在“开始”菜单的“程序”子菜单里将出现“CMPP”程序组，单击“CMPP”即可执行该程序组。
3．启动软件软件的启动方式有如下三种：用户可以选择【开始】→【程序】选项，在菜单中单击“CMPP”文件名即可启动该程序组。
用户也可以选择【开始】→【程序】→【启动】选项，在菜单中单击“CMPP”文件即可启动该程序组。
用户在安装“TDN-CM++1.03(W)”以后桌面上会自动出现“CMPP”快捷键，用户可以直接在桌面上双击“CMPP”快捷键就可以启动该程序组了。
4．卸载软件联机软件提供了自动卸载功能，使用户可以方便地删除“TDN-CM++1.03(W)”的所有文件、程序组或快捷方式。
选择【开始】→【程序】选项，打开“CMPP”的程序组，然后运行“卸载”项，就可执行卸载功能，按照屏幕提示操作即可以安全、快速地删除“TDN-CM++1.03(W)”软件。
三、集成操作软件功能介绍1．界面窗口介绍主界面主要分为三部分：指令区、输出区和图形区，如图2所示。
图2 TDN-CM++界面窗口（1）指令区：分为两部分，即机器指令区和微指令区，在指令区的下方有两个Tab按钮，用户可以通过按钮在两者之间来回切换。
机器指令区：分为两列，第一列为下位机主存地址（00～FF，共256个单元），第二列为每个地址单元中所对应的数值。
如果串口通信正常且系统不忙（即串口没有被占用），则用户可以直接修改指定单元的内容。
方法是用鼠标单击要修改单元的数据，此单元格会变成一个编辑框，并等待输入。
该编辑框只接收两位合法的十六进制数（注意：非十六进制数不认），如果输入正确，则可按回车键确认，或用鼠标点击别的区域，即可完成修改工作。
如果想要结束修改，则可按下ESC键，编辑框就会自动消失，恢复显示原来的值。
一旦编辑框出现，则可通过上下键让编辑框上下移动，从而选中需要修改的地址单元。
如输入不正确，如输入少于2个字符，则不能进行修改。
微指令区：分为两列，第一列为下位机微控器地址（00～3F，共64个单元），第二列为每一地址中所对应的微指令，共6个字节（字符），对应微控器的24位微指令。
如果串口通信正常且系统不忙（即串口没有被占用），则用户可以直接修改指定单元的内容，方法是用鼠标单击要修改单元的数据，此单元格会变成一个编辑框，并等待输入，该编辑框只接收6位合法的十六进制数（注意：非十六进制数不认），如果输入正确，则可按回车键确认，或用鼠标点击别的区域，即可完成修改工作。
如果想要结束修改，则可按下Esc键，编辑框就会自动消失。
一旦编辑框出现，用户就可以通过上下键让编辑框上下移动，从而选中需要修改的地址单元。
如果输入不正确，如输入少于6个字符，则不能进行修改。
（2）输出区：分为三页：输出页、测试页和结果页。
输出页：在打开复杂模型机数据通路图或重叠模型机数据通路图并运行程序时，用来显示下一条将要执行的24位微码及其微地址，这是和下位机一起实时变动的。
测试页：在进行复杂模型机系统测试时为用户提供信息，用来显示当前下位机正在测试的单元及测试结果。
结果页：基本上是一个公共区域，用来显示一些提示信息或一些错误信息，如在RISC模型机中，如果上位机检测到下位机运行有误，就会在这一区域加以显示，为用户提供信息。
保存或装载程序时也会在这一区域为用户提供一些提示信息。
（3）图形区：这一区域是操作的主要区域，用户可以在此区域编辑相应的指令，显示各个模型机的数据通路图，打开示波器界面等。
2．功能菜单介绍（1）文件菜单项：提供如图3所示的命令。
1)新建（N）：用来在CMPP中建立一个新文档。
在文件新建对话框中选择所要建立的新文件的类型。
2)打开（O）．．．：用来在一个新的窗口中打开一个现存的文档，也可同时打开多个文档。
可用窗口菜单在多个打开的文档中切换。
3)关闭（C）：用来关闭包含活动文档的所有窗口。
CMPP会建议在关闭文档之前保存对用户的文档所做的改动。
如果没有保存而关闭了一个文档，将会失去自从最后一次保在以来所做的所有改动。
在关闭一无标题的文档之前，CMPP会显示另存为对话框，建议用户命名和保存文档。
4)保存（S）：用于将活动文档保存到当前文件名和目录下。
当第一次保存文档时，CMPP显示另存为对话框以便用户命名文档。
如果在保存之前，想改变当前文档的文件名和目录，可选用另存为命令。
5)另存为（A）．．．：用来保存并命名活动文档。
CMPP会显示另存为对话框以便命名文档。
图3 文件菜单6)打印（P）．．．：用来打印一个文档。
在此命令提供的打印对话框中，用户可以指明要打印的页数范围、副本数、目标打印机，以及其他打印机设置选项。
7)打印预览（V）：用来按所设置的打印格式显示活动文档。
当选择此命令时，主窗口就会被一个打印预览窗口所取代。
这个窗口可以按它们被打印时的格式显示一页或两页。
打印预览工具栏提供选项使用户可选择一次查看一页或两页，在文档中前后移动、放大和缩小页面，以及开始一个打印作业。
8)打印设置（R）．．．：用来选择一台打印机并和打印机连接。
在此命令提供的打印设置对话框中，可以指定打印机及其连接。
9)最近使用文件：用户可以通过此列表，直接打开最近打开过的四个文件中的一个。
10)退出（X）：用来结束用户CMPP的运行阶段。
用户也可使用在应用程序控制菜单上的关闭命令。
（2）编辑菜单项：提供如图4所示的命令。
1)撤消（U）：可用此命令来撤消上一步编辑操作。
该命令名会根据所执行的上一步操作而变化。
如果无法撤消上一步操作，菜单上的撤消命令会变成“无法撤消”。
2)剪切（T）：用来将当前被选取的数据从文档中删除并放置于剪贴板上。
若当前没有数据被选取，则此命令不可用。
3)复制（C）：用来将被选取的数据复制到剪切板上。
若当前无数据被选取，则此命令不可用。
4)粘贴（P）：用来将剪贴板上的内容的一个副本插入到插入点处。
如剪贴板是空的，则此命令不可用。
图4 编辑菜单1) 工具栏（T ）： 标准工具栏（T ）：用于显示和隐藏标准工具栏。
标准工具栏包括了CMPP 中一些最普通的命令按钮。
在工具栏被显示时，一个打勾记号出现在该菜单项目的旁边。
指令区（W ）：可显示和隐藏指令区。
图5 查看菜单输出区（O ）：可显示和隐藏输出区。
自定义（C ）．．．：用户可通过自定义方法定做自己的操作界面。
2) 状态栏（S ）：可用来显示和隐藏状态栏。
状态栏描述了被选取的菜单项目或被单击的工具比按钮，以及键盘的锁定状态将要执行的操作。
当状态栏被显示时，在菜单项目的旁边会出现一个打勾记号。
（4）端口菜单项，提供如图6所示的命令。
1) 端口1（1）：用来选择串口1进行联机通信，该命令会对串口1进行初始化操作，并进行联机测试，报告测试结果如果联机成功，则将指令区初始化。
2) 端口2（2）：用来选择串口2进行联机通信，该命令会对串口2进行初始化操 图6 端口菜单 作，并进行联机测试，报告测试结果，如果联机成功，则将指令区初始化。
3) 端口测试：用来对当前选择的串口进行联机通信测试，并报告测试结果，只测一次，如果联机成功，则将指令区初始化。
（5）转储菜单项：提供如图7所示的命令。
1) 保存（S ）：用来将下位机中（主存、微控器）的数据保存到上位机中，选择该命令会弹出一个保存对话框，如图8所示。
图7 转储菜单可以选择保存机器指令，此时首、尾地址输入框将会变亮，否则首、尾地址输入框将会变灰，在允许输入的情况下可以指定需要保存的首、尾地址，微指令也是如此。
保存的数据以固定格式存入*.TXT 格式的文件中，文件的路径由用户指定。
机器指令格式为$P00FF ，“$”为标记号，“P ”代表机器指令，“00”为机器指令的地址，“FF ”为该地址中的数据。
微指令格式为$M00AA77FF ，“$”为标记号，“M ”代表微指令，“00”为机器指令的地址，“AA77FF ”为该地址中的数据。
图8 保存对话框 图9 打开文件对话框2) 装载（L ）：用来将上位机指定文件中的数据装载到下位机中，选择该命令会弹出一个打开文件对话框，如图9所示。
在打开文件对话框中令可以打开任意路径下的*.TXT 文件。
如果是合法的指令文件，系统将把这些指令装载到下位机中。
装载指令时，系统提供了一定的检错功能，如果指令文件中有错误的指令，将会导致系统退出装载，并提示错误的指令行。
1) 通路图（D ）：用于选择需要的数据通路图。
选择该命令会弹出一个选择数据通路图对话框，如图11所示。
图10 运行菜单图11 选择数据通路图对话框 系统为用户提供了四个数据通路图，以满足不同的实验需要，但是每次只允许打开一个数据通路图（因为数据通路图需要占用串口）。
2) 单节拍（P ）：用于向下位机发送单节拍命令，每发一次下位机将会完成一个节拍的工作。
3) 单周期（T ）：用于向下位机发送单周期命令，每发一次下位机将会完成一个周期的工作。
4) 单步微指令（C ）：用于向下位机发送单步微指令命令，每发一次下位机将运行完一条微指令。
5) 单步机器指令（M ）：用于向下位机发送单步机器指令命令，每发一次下位机将会运行完一条机器指令。