实验二通用寄存器单元实验
实验二 运算器实验
南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级 K网络工程121实验学生姓名王云峰学号 240121525实验地点信息楼A115实验二运算器实验同组同学李翔240121515（合作小组朱赛杰240121533）实验日期 11月27日实验仪器号 TEC-XP+14S022一、实验目的1．加深对Am2901运算器内部组成的了解, 掌握四片Am2901芯片间的连接关系, 以及它与有关外部逻辑电路的连接关系。
2．准确把握该运算器的控制与使用, 即掌握其运算与操作功能, 以及正确地为其提供全部控制信号及有关数据的手段与技术。
3．初步了解运算器在计算机整机中的作用。
二、实验内容1．脱机方式下运算器的控制及运行设计控制信号序列，在脱机方式实现给定程序段的功能。
记录按压START 前后的ALU的运算结果和状态标志。
2．联机方式下运算器的控制及运行在联机方式下，汇编并单步执行给定程序段，查看并记录每条指令执行后的运行结果。
使用指令的单步骤执行方式，观察与运算器相关的控制信号的状态。
三、实验步骤与结果脱机的运算器实验，在教学实验中实现如下7项操作功能：预期功能实现方案R0 ←1234 数据开关拨1234，B地址给0，D+0，结果送B口选的R0R9 ←789F 数据开关拨789F，B地址给9，D+0，结果送B口选的R9 R9 ←R9-R0 B地址9，A地址给0，最低位进位给1，B-A，结果送B 口选的R9R0 ←R0+1 B地址给0，最低位进位给1，B+0，结果送B口选的R0 R10←R0 B地址给A，A地址给0，A+0，结果送B口选的R10逻辑右移在有了预期功能和实现方案之后，要解决的具体问题，就是依据教学计算机的简明操作卡中的有关表格中规定的内容，找出实现每一操作功能要用到的控制码。
请把表2-3中各组控制信号的正确的取值填写在相应位置，然后把运行结果的状态信息填入表2-4。
思考题：执行R0+1时，为什么输出Y15-Y0为1234，而不是1235？左右移位时，是通用寄存器本身移位，还是它与Q寄存器联合移位是怎么区分的？最高、最低位的移位输入信号是怎么给出的？C在移位中有什么作用？联机的运算器实验，改用教学计算机的指令实现上述脱机运算器实验完成的功能。
计算机组成原理实验2.1总线与寄存器
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1，#SW_BUS=0；启动仿 真，通过拨码开关送入总线BUS任意八位二进制数，赋值 74LS194的输入端D0D1D2D3。按照后页的逻辑功能表置位 74LS194的MR、S1、S0 、SL、SR端，观察并记录CLK端上升 沿和下降沿跳变时刻输出端Q0Q1Q2Q3的状态。
2) 令#SW_BUS=0，三态门74LS244导通，记录BUS总线上的数 据，与总线BIN相比较：
BUS_7 BUS_6 BUS_5 BUS_4 BUS_3 BUS_2 BUS_1 BUS_0 BUS总线
单位D触发器：74LS74 四位D触发器：74LS175
D触发器逻辑功能 表
【2】D触发器实验（一Fra bibliotek总线与寄存器 实验 电路图
三态门74LS244
拨码开关与总线缓冲器（注意观察74LS244左右电平）
【1】总线实验
实验步骤：
1) #SW_BUS = #R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1；启动仿真， 手动拨码开关在总线DIN上置位数据0x55。比较拨码开关 所在的总线DIN与总线BUS上的数据。
实验步骤：
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1， #SW_BUS=0，启动 仿真，手动拨码开关输入数据到BUS总线，改变74LS74的 D端（即BUS总线的BUS_0）状态，按照后页逻辑功能表置 位74LS74的#Sd端、#Rd端，观察并记录CLK端上升沿 、 下降沿跳变时刻的Q端和#Q端状态。
的0xAA数据存入DR。观察寄存器74LS273的输出端。 6) 再令#R0_BUS=1；观察寄存器74LS374的输出端，请比较器
计算机组成原理实验
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理 通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，它 具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能 都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置 ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上 的数据打入通用寄存器。可通过设置X0、X1来指 定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0-Q7接入判零电路。LED(ZD)亮时，表示当前通用 寄存器内数据为0。
A+B
CN=0，M=0 A+1 (A+B)+1
(A+B) + 1
0
0
AB
B A⊕B A B A +B A⊕B
A+AB (A+B)+AB
A-B-1
AB- 1
A+AB+ 1 (A + B )+ A B +1
A-B
A B
A+AB A+B AB-1 A+A (A+B)+A
(A+B)+A
(A+B)+AB
A+AB+1 A+B+1
一、算术逻辑运算单元实验
4.实验步骤 (2)不带进位位加法 74LS181的M=0，CN=1，S3S2S1S0=1110，则 74LS181工作在无进位位加法运算状态，运算为 F=A加B 本实验中，A=33H，B=55H 应得结果为：F=33H加55H=88H LED显示结果：88H 结果正确？
一、算术逻辑运算单元实验
一、算术逻辑运算单元实验
TEC-2000实验说明
实验说明一．TEC-2000教学机使用手册1. TEC-2000教学机介绍2. TEC-2000教学机和PC机的互联教学机和PC机通过RS-232串行口通信教学机使用其固化在ROM上的监控程序监控与PC机的通信PC机通过运行仿真终端程序PCEC与教学机进行通信。
即PC使用PCEC程序通过串行口与教学机的监控程序通信.使用PCEC主要可完成以下功能:1) 通过PC机向教学机加载程序2) 向监制程序发送调试命令，使之控制程序在教学机中的运行，可令程序单步运行、连续运行等，控制方法参见监控程序一节。
二．仿真终端程序PCEC由于教学计算机只配有开关、按钮、指示灯形式的输入输出设备，而没有标准的输入输出设备，所以就需要利用PC机的键盘和显示器进行程序和命令的输入和显示，解决的方法就是采用PCEC这样一个程序来控制PC 机与教学机之间的信息传送，所以PCEC被称为联机通讯程序。
1. PCEC的运行过程(1)进入微型机C 盘上的a文件夹；(2)双击PCEC16图标，出现如图所示的界面：(3)以上内容表明系统默认选择串口1（com1），可根据实际连接情况选择串口1或是串口2，按回车后出现如图界面：(4)上图中是系统设定的一些有关串口传输参数，没有特殊要求时一般不需修改这些参数，建议用户不要改动，直接回车，然后按一下教学计算机的“RESET”按钮，再按一下“ST ART”按钮，出现大于号（> ）提示符，界面如下图所示：此时表明TEC-2000教学计算机与PC机联机通讯正常。
系统处于命令行状态，即可通过发出计算机提供的监控命令执行相应的操作。
2. 监控命令(1) 单条汇编命令A用A 命令键入一段汇编源程序。
在命令行提示符状态下输入：A 2000↙；表示该程序从2000H地址开始，屏幕将显示：2000：输入如下形式的程序：2000: MVRD R0，0036 ↙2002: OUT 80↙2003: RET ↙；程序的最后以RET指令结束2004: ↙（直接敲回车键，结束A命令输入程序的操作过程）若输入有误，系统会给出提示并显示出错地址，用户只需在该地址重新输入正确的指令即可。
实验二运算器实验
实验二运算器实验实验二运算器am2901实验该实验操作不需用到电脑，不需实现电脑和实验箱的连接，操作全部在实验箱上完成。
实验过程当中，必须认真展开，避免损毁设备，分析可能将碰到的各种现象，推论结果与否恰当，记录运转结果。
实验目的：1、深入细致介绍am2901运算芯片的功能、结构；2、深入细致介绍4片am2901的级联方式；3、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。
教学计算机的运算器部件主体由4片4位的运算器芯片am2901彼此串联形成，它输入16位的数据运算的结果（用y则表示）和4个结果特征位（用cy，f=0000，over，f15则表示）。
它的输出（用d则表示）就可以源自于内部总线。
确定运算器运算的数据来源、运算功能、结果处置，需要使用控制器提供的i8~i0、b3~b0、a3~a0共17个信号。
运算器的输入轻易相连接至地址寄存器ar的输出插槽，用作提供更多地址总线的信息来源。
运算器的输入还经过两个8位的244器件的掌控（采用dc1译码器的ytoib#信号）被送至内部总线ib，用作把运算器中的数据或者运算结果载入内存储器或者输入输出USB芯片。
运算器产生的4个结果特征位的信息需要保存，为此设置一个4位的标志寄存器flag，用于保存这4个结果特征信息，标志寄存器的输出分别用c、z、v、s表示。
控制标志寄存器何时和如何接收送给它的信息，需要使用控制器提供的sst2~sst0三位信号。
运算器还须要按照指令继续执行的建议，正确地获得最高位的位次输出信号，最高位和最低位的移位输出信号，为此须要布局另一个shift的线路，在控制器提供更多的ssh和sci1~sci0三位信号的掌控下，产生运算器最高位的位次输出信号，最高位和最低位的移位输出信号。
相关器件：4片am2901（alu）两片ar（74ls374）一片flag（gal20v8）一片shift（gal20v8）2片244（alutoib，74ls244）2个12位微动开关（红色）3个手动掌控信号内存芯片（hand，74ls240）am2901芯片的结构和功能：参考教材附录部分芯片具体内容线路表明：1、芯片输出受oe#信号控制，仅当其为低电平时，才有y值正常逻辑信号输出，否则输出为高阻态。
计算机组成原理实验说明
实验一运算器组成实验一、实验目的1.熟悉双端口通用寄存器堆（组）的读写操作。
2.熟悉简单运算器的数据传送通路。
3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能。
4.按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。
二、实验原理上图是本实验所用的运算器数据通路图。
参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中。
RF由一个ispLSI1016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF中保存。
双端口寄存器堆模块的控制信号中，RS1、RS0用于选择从B端口（右端口）读出的通用寄存器，RD1、RD0用于选取从A端口（左端口）读出的通用寄存器。
而WR1、WR0用于选择写入的通用寄存器。
LDRi是写入控制信号，当LDRi=1时，数据总线DBUS上的数据在T3写入由WR1、WR0指定的通用寄存器。
RF的A、B端口分别与操作数暂存器DR1、DR2相连：另外，RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上，因而RF 中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上。
DR1和DR2各由1片74LS273构成，用于暂存参与运算的数据。
DR1接ALU 的A输入端口，DR2接ALU的B端口。
ALU由两片74LS181构成，ALU的输出通过一个三态门(74LS244)发送到数据总线DBUS上。
图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，其中S3，S2，Sl，S0，M，Cn#，LDDR2，LDDRl， ALU-BUS#，SW-BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD1、RD0、WR1、WR0等是电位信号，用电平开关K0—Kl5来模拟。
T2、T3是脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路上。
#为低电平有效。
K0—K15是一组用于模拟各控制电平信号的开关，开关向上时为1，开关向下时为0，每个开关无固定用途，可根据实验具体情况选用。
实验中进行单拍操作，每次只产生一组Tl，T2，T3，T4脉冲，需将实验台上的DP，DB开关进行正确设置。
实验二 双端口寄存器
计算机组成原理实验报告实验二双端口存储器原理实验一实验目的1.了解双端口静态存储器IDT7132的工作特性及其使用方法2.了解半导体存储器怎样存储和读取数据3.了解双端口存储器怎样并行读写,并分析冲突产生的情况二实验电路三实验任务1.按电路图要求,将有关控制信号和二进制开关对应接好,反复检查后,接通电源.2.将二进制数码开关SW7-SW0(SW0为最低位)设置为00H,将其他作为存储器地址置入AR;然后将二进制开关的00H作为数据写入RAM中.用这个方法,向存储器的10H,20H,30H,40H单元依次写入10H,20H,30H,40H.3.使用存储器的左端口,依次将第2步存入的5个数据读出,观察各单元中存入的数据是否正确.记录数据.注意:禁止两个或两个以上的数据源同时向数据总线上发送数据!在本实验中,当存储器进行读出操作时,务必将SW_BUS#的三态门关闭.而当向AR送入数据时,双端口存储器也不能被选中.4.通过存储器的右端口,将第2步存入的5个数据读出,观察结果是否与第3步结果相同.记录数据.5.双端口存储器的并行读写和访问冲突.四实验步骤（一）连接电路并且将数据写入到双端口存储器的左端1.连接电路置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置.AR+1 和 PC+1 两个信号接地.2.令K0(LDAR#)=0, K2(CEL#)=1, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=1, K6(SW_BUS#)=0.置SW7-SW0=00H,按QD按钮,将00H打入地址寄存器AR.3.令K0(LDAR#)=1, K2(CEL#)=0, K3(LR/W#)=0, K4(RAM_BUS#)=1, K5(CER#)=0,K6(SW_BUS#)=0.置SW7-SW0=00H,按QD按钮,将00H写入存储器00H单元.4重复上面的的2,3步，然后将数据10H,20H,30H打入到地址10H,20H,30H中去。
实验二时钟中断实验实验报告概要
《时钟中断实验》实验报告姓名: 赵广元学号: 1428403058学院: 电子信息学院班级: 电子信息工程时钟中断实验一实验目的1.熟悉定时器初始化的步骤2.熟悉定时器控制寄存器（TCR）的含义和使用3.熟悉定时器中断的原理和使用二实验设备本实验设备包括：PC机、CCS2.1和5416DSK开发板三实验内容本实验要求编一个简单的定时器中断程序，设置一定的周期控制XF引脚输出电平周期性变化。
当定时器中断产生时可以观察到XF引脚输出电平周期性变化。
四实验原理中断处理：接受中断请求→应答中断→执行中断服务程序ISR定时器中断：19号中断当发生时钟中断时，PC值将指向时钟中断的中断向量地址中断向量地址的计算方法：（1）取PMST寄存器的IPTR的值（中断向量指针，9位）；（2）查DSP的中断表得到时钟中断向量序号19；（3）将中断向量序号19左移2位（4）将IPTR值左移7位（占高9位）与（3）相加，得到中断向量地址。
中断向量表程序设计：（1）TI54系列DSP最大支持序号0~31的32个中断（存在复用）（2）根据中断向量表地址计算方法，每四个中断向量占四个字（序号左移两位），整个中断向量表共占128个字（3）硬件复位后，其中断向量表首地址为0xFF80(0号中断地址)（4）软件设置IPTR后，其中断向量表地址发生变化，为使高速响应中断，应在片内RAM中运行定时器：C54X系列的DSP都具有一个或者两个预定标的片内定时器，这种定时器是一个倒数定时器，它可以被特殊的状态位实现停止，重启动，重设置或者静止。
定时器在复位后就处于运行状态，为了降低功耗可以禁止定时器工作。
应用中可以用定时器来产生周期性的CPU中断或者脉冲输出。
定时器的功能方框图如5.1所示，其中有一个主计数器（TIM）和一个预定标计数器（PSC）。
TIM用于重装载周期寄存器（PRD）的值，PSC用来重装载周期寄存器（TDDR）的值。
图5.1 定时器的功能方框图图5.1是定时器的功能方框图， SRESET 是在器件复位时，DSP 向外围电路（包括定时器）发送的一个信号，此信号将在定时器上产生以下效果：寄存器TIM 和PRD 装载最大值（0FFFFH ）；TCR 的所有位清0；结果是分频值为0，定时器启动，TCR 的FREE 和SOFT 为0。
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实验二通用寄存器单元实验
2014.4.29
班级12级物联网工程（1）班学号姓名
【实验目的】
1.了解通用寄存器的组成和硬件电路。
2.利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。
【实验要求】
1.按照实验步骤完成实验项目，实现通用寄存器移位操作。
2.了解通用寄存器单元的工作原理运用。
【实验过程】
实验2.1 数据输入通用寄存器
（1）.把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J01插座相连(对应二进制开关H16~H23)，把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
（2）.把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。
(请按下表接线)。
（3）.二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H(对应开关如下表)。
置各控制信号如下：
（4）.按启停单元中的运行按钮，置平台为运行状态。
（5）.按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
（6）.此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
实验2.2 寄存器内容无进位位左移实验
（1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
（2）实现左移功能，置各控制信号如下：
（3）按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
（4）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。
（5）此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为84H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
（6）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
实验2.3 寄存器内容无进位位右移实验
（1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
（2）实现右移功能，置各控制信号如下：
（3）按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
（4）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值右移。
（5）此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为21H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
（6）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
附：通用寄存器的逻辑
通用寄存器（8位并入并出移位寄存器）
【实验结果】
实验2.1 数据输入通用寄存器
结果：数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
实验2.2 寄存器内容无进位位左移实验
结果：通用寄存器中的值左移，数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
实验2.3 寄存器内容无进位位右移实验
结果：通用寄存器中的值右移，数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。