计算机组成原理实验报告

实验报告书实验成绩平时成绩实验报告成绩实验总成绩实验名称：计算机组成原理实验专业班级：113030701学号：*********姓名：联系电话：****：***实验时间：2015.4.30-2015.6.25实验二基本运算器实验一、实验内容1、根据原理图连接实验电路3、比较实验结果与手工运算结果，如有错误，分析原因。

二、实验原理运算器可以完成算术，逻辑，移位运算，数据来自暂存器A和B，运算方式由S3-S0以及CN来控制。

运算器由一片CPLD来实现。

ALU的输入和输出通过三态门74LS245连接到CPU内总线上。

另外还有指示灯进位标志位FC和零标志位FZ。

运算器原理图：运算器原理图暂存器A和暂存器B的数据能在LED灯上实时显示。

进位进位标志FC、零标志FZ 和数据总线D7…D0 的显示原理也是如此。

ALU和外围电路连接原理图：ALU和外围电路连接原理图运算器逻辑功能表：三、实验步骤1、按照下图的接线图，连接电路。

2、将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档,开关KK1、KK3 置为‘运行’档。

3、打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。

然后按动CON 单元的CLR 按钮，将运算器的A、B 和FC、FZ 清零。

4、用输入开关向暂存器A 置数。

①拨动CON 单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数01100101 （或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。

②置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ST 按钮，产生一个T4 上沿，则将二进制数01100101 置入暂存器A 中，暂存器A 的值通过ALU 单元的A7…A0 八位LED 灯显示。

5、用输入开关向暂存器B 置数。

①拨动CON 单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数10100111 （或其它数值）。

②置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的ST 按钮，产生一个T4 上沿，则将二进制数10100111 置入暂存器B 中，暂存器B 的值通过ALU 单元的B7…B0 八位LED 灯显示。

6、改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。

置ALU_B=0 、LDA=0、LDB=0，然后按表2-2-1 置S3、S2、S1、S0 和Cn 的数值，并观察数据总线LED 显示灯显示的结果。

如置S3、S2、S1、S0 为0010 ，运算器作逻辑与运算，置S3、S2、S1、S0 为1001 ，运算器作加法运算。

四、实验结果通过以上步骤，即得到的数据填入表格的到最终实验结果：五、总结通过本次实验了解运算器的组成结构（即输入逻辑、输出逻辑、算术逻辑单元），掌握运算器的工作原理（主要是加法器）。

知道运算器的输出跟数据总线相连，同时两个输入端通过两个锁存器也与数据总线相连。

同时，数据显示灯连接上数据总线，用来显示数据总线的内容。

暂存器的作用也体现了出来（暂存中间结果），教材上的数据通路结构在此更是体现到了，各部件之间的信息传送通过内总线来完成。

三态门的功能以及工作原理也比较清晰了。

将这些知识组织起来，并亲手实践，在实践过程中，连线比较枯燥，刚开始连错了，造成重大失误，后来纠正后，一次成功，这也说明了实验过程中的各个环节都是非常重要的。

最终，将结果记录下来，完成了本次实验。

本次实验，提高了我对组成原理实验的积极性，更教育了我实验要认真，要培养了我实验要认真，要严谨的态度，将课本知识运用到实践之中，也提高了对课程学习的热情。

实验三静态随机存储器实验一、实验内容1、向存储器地址单元00H、01H 、02H、03H 、04H分别写入数据11H 、12H、13H 、14H、15H。

2、从存储器地址单元00H、01H 、02H、03H 、04H读出数据，比较各个地址单元中读出的数据与存入的数据是否一致。

二、实验原理本实验的所用的静态存储器是一片6166（2KX8bit）。

6166有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。

如图为6166的功能表：读写控制逻辑图此读写控制逻辑是用来控制MEM的读写的，因为MEM最终是要挂在CPU 上的，需要RD、T3、WR、IOM这四个输入，T3是由时序单元给出，当RD为1是为读，WR为1时是写。

如图为实验原理图：存储器实验原理图原理解释：1、对于6116来说，OE、CS、A8-A10都接地。

读写控制仅有RD、WE来控制，而RD、WE由读写译码逻辑来控制，实验时T3 由时序单元给出，其余信号由CON 单元的二进制开关模拟给出，其中IOM 应为低（即MEM 操作），RD、WR 高有效，MR 和MW 低有效，LDAR 高有效。

2、CON单元中LDAR、IOR、WR、RD、IOM控制读写，不同的输入控制读还是写，由前面的实验原理图可以看出，由于数据和地址由同一个数据开关给出，因此数据和地址要分时写入。

写存储器时要先送地址，再送数据。

三、实验步骤1、关闭试验系统电源、按照如图电路连接电路：2、连接好电路后，打开电源开关，将操作台开关KK1、KK3置为运行档、KK2为单步挡。

3、送地址：使WR=0、RD=0、IOR=0、LDAR=1，按动ST 产生T3 脉冲，即将地址打入到AR 中。

4、送数据：WR=1、RD=0、IOR=0、IOM=0，按动ST 产生T3 脉冲，即将数据打入到存储器中。

5、按照上述步骤将数据11H、12H、13H、14H、15H 分别写入00H、01H、02H、03H、04H。

6、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。

同写操作类似，也要先给出地址，然后进行读，地址的给出和前面一样，而在进行读操作时，应先关闭IN 单元的输出（IOR=1），然后使存储器处于读状态（WR=0，RD=1，IOM=0），此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容。

四、实验结果向存储器指定的地址输入数据结果：向MEM中读出数据的结果为：即实验成功，所写数据和所读数据一样。

五、总结通过这次实验，较好的掌握了静态存储器的工作特性及使用方法。

掌握了半导体随机存储器如何存储数据及读出数据。

从此次实验中懂得了在实验接线时要细心。

在操作过程中，若出现问题应能在最短时间内检查出问题，从而使实验过程更顺利。

1、在读出数据完成时,应先关闭RD按钮然后再关闭IOR按钮，否则就会产生“滴”的声音。

2、在插线的过程中注意不要把两头的线插错位或插反了，否则会影响试验结果。

3、可以不依次输出存储单元的内容，如在依次输入第00、01、02、03、04号存储单元内容后，可以不按顺序随机输出存储单元的内容，如，先输出00号存储单元，然后输出04号存储单元。

4、数据通路图会有数据的流动，反映当前存储器所做的操作，即使是对存储器进行读，也应按动一次ST按钮，数据通路图才会有数据流动。

5、将CON单元的IOR开关置为1后，再打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。

实验四系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验一、实验内容1、用输入设备将一个数打入R0寄存器。

2、用输入设备将另一个数（存储器地址）打入地址寄存器。

3、将R0寄存器中的数写入到地址寄存器指定的存储器地址单元中。

4、将存储器指定地址单元中的数读出用LED数码管显示。

二、实验原理由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，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。

外部总线和CPU 内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。

地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。

IOM 用来选择是对I/O设备还是对MEM 进行读写操作，IOM=1 时对I/O 设备进行读写操作，IOM=0 时对MEM 进行读写操作。

在理解读写控制逻辑的基础上我们设计一个总线传输的实验。

实验所用总线传输实验框图如图4-1-3 所示，它将几种不同的设备挂至总线上，有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。

这些设备都需要有三态输出控制，按照传输要求恰当有序的控制它们，就可实现总线信息传输三、实验步骤1．读写控制逻辑设计实验。

（1）按照图4-1-4 实验接线图进行连线。

（2）具体操作步骤图示如下：首先将时序与操作台单元的开关KK1、KK3 置为‘运行’档，开关KK2 置‘单拍’档，按动CON 单元的总清按钮CLR，并执行下述操作。

①对MEM 进行读操作（WR=0，RD=1，IOM=0）。

②对MEM 进行写操作（WR=1，RD=0，IOM=0），连续按动开关ST。

③对I/O 进行读操作（WR=0，RD=1，IOM=1）。

④对I/O 进行写操作（WR=1，RD=0，OM=1），连续按动开关ST。

2．基本输入输出功能的总线接口实验。

（1）根据挂在总线上的几个基本部件，设计一个简单的流程：①输入设备将一个数打入R0 寄存器。

②输入设备将另一个数打入地址寄存器。

③将R0 寄存器中的数写入到当前地址的存储器中。

④将当前地址的存储器中的数用LED 数码管显示。

①输入设备将11H 打入R0 寄存器。

将IN 单元置0010001，K7 置为1，关闭R0 寄存器的输出；K6 置为1，打开R0 寄存器的输入；WR、RD、IOM 分别置为0、1、1，对IN 单元进行读操作；②将R0 中的数据11H 打入存储器01H 单元。

③将当前地址的存储器中的数写入到R0 寄存器中。

④将R0 寄存器中的数用LED 数码管显示。

四、实验结果五、总结1、存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，因此需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。

2、外部总线和CPU内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。

而地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。

3.为了实现对于MEM和外设的读写操作，还需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM 和I/O设备的读写4、WR=0，RD=1，IOM=0时E0灭，表示存储器读功能信号有效。

WR=1，RD=0，IOM=0）连续按动开关ST，当指示灯显示为T3时刻时，E1灭，表示存储器写功能信号有效。

WR=0，RD=1，IOM=1时，E2灭，表示I/O读功能信号有效。

WR=1，RD=0，IOM=1）时，观察扩展单元数据指示灯，指示灯显示为T3时刻时，E3灭，表示I/O写功能信号有效。

5、在接线时为了方便，可将管脚接到CON单元闲置的开关上，若开关打到1，等效于接到VCC；若开关打到0，等效于接到GND。

实验五微程序控制器实验一、实验内容1、设计以下机器指令的微程序：2、将微程序下载到控制器存储器中。