计算机组成原理第9章 实验指导

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本移位运算实验使用了一片74LS299(U34)作 为移位发生器，具体原理如图9.5所示，将 74LS299的八位输入/输出端引到8芯排座ALUO2 ，在实验时用8芯排线连至数据总线插座BUS1。 299B′信号由开关299 B提供，控制其使能端，T4 为其时钟脉冲，实验采用手动方式时，将T4与手 动脉发生器输出端SD相连，即J23跳线器上T4连 SD。由信号S0，S1，M控制其功能状态，详细见 表9.3
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①务必作好实验预习，了解前面的部件单元实 ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④
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在前面的计算机部件单元实验基础上，构造基 本模型计算机。根据该模型机的指令系统编写程序 ，并在模型机上运行，查看运行结果，从而掌握整
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【 在前面各部件实验过程中，各部件单元的控制 信号是人为模拟产生的，而本次实验将能在微程序 控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指 令的功能。根据基本模型机的原理设计出的数据通 路框图如图9.14所示，其数据通路的控制信号将由 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个微 程序。有关微控制器部分在微控制器实验中已详细 介绍。
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通过总线给半导体存储器6264的某些存储单 元写入数据，然后再一一读出数据进行验证，从而
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总线是多个系统部件之间进行数据传送的公 共通路，是构成计算机系统的骨架。借助总线连接 ，计算机在系统各部件之间实现传送地址、数据和 控制信息的操作。因此，所谓总线就是指能为多个
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图9.2
操作步骤
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二、带进位控制的8 ①验证带进位控制的算术运算发生器的功能。 ②
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①作好实验预习，掌握运算器数据传送通路和 ALU ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④ ⑤
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设置寄存器DR1，DR2的初值，改变算术运算 功能发生器的功能设置(即S3，S2，S1，S0，CN ，M的值)，观察并记录运算器的输出，验证带进
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图9.7
总线示意图
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图9.8 存储器与总线实验原理图
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图9.9 操作步骤
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第三节 ①了解微程序控制器的组成以及工作过程原理 ② ③深入掌握微指令、微命令、微程序的概念， ④熟悉用单步方式执行微程序以及观察微程序
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理。
①作好实验预习，掌握微程序控制器的工作原 ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④
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根据本实验系统所提供的机器指令画出与之对 应的微程序流程图，并根据该流程图设计微指令， 然后将微指令格式转换成二进制代码写入E2PROM 中，最后采用单步或连续运行的方式观察微程序的 运行过程。
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实验所用的时序电路原理如图9.11所示,可产 生4个等间隔的时序信号TS1～TS4 ，其中SP为时 钟信号，由实验机上时钟源提供，可产生频率及脉 宽可调的方波信号。
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图9.5
移位运算原理图
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图9.6 操作步骤
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第二节 ①掌握静态随机存取存储器RAM的工作原理 ②了解半导体存储器如何存储数据和读取数据 ③ ④
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①作好实验预习，掌握6264型RAM存储器的 功能特性和使用方法，理解总线的概念及其特性， ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④ ⑤
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图9.14
数据通路框图
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图9.15
微程序流程图
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图9.3
带进位控制的8位算术运算实验原理图
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图9.4
操作步骤
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①作好实验预习，掌握移位控制器的功能特性 ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④ ⑤
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设置移位寄存器的初值，改变移位控制器的功 能设置(即S0，S1，M，299 B值)，观察并记录移
第9章
第一节 一、8
① ②验证算术逻辑运算功能发生器74LS181的组
③熟悉、掌握实验中运算器的数据传送通路。
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①作好实验预习，掌握运算器数据传送通路和 ALU ②准确完成实验的相关连线，了解实验原理图 ③ ④改变运算数据，先计算理论值，后进行实验 ⑤
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图9.13 微程序流程图
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第四节 ①将运算器、存储器、微程序控制器、总线等 部件组成一台模型计算机，即在掌握部件单元实验 的基础上，进一步将其组成系统以构造一台基本模 ②了解微程序控制器如何控制八位数据通道。 ③通过模型机运行由五条机器指令组成的简单 程序，掌握机器指令与微指令的关系，从而真正掌
设置寄存器DR1，DR2的初值，改变算术逻辑 运算功能发生器的功能设置，观察和记录运算器的 输出，并和理论值进行比较，验证74LS181的算术
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本实验用到4个主要模块：低8位运算器模块 、数据输入并显示模块、数据总线显示模块、功能 开关模块(即微地址输入模块) 本实验中所用的运算器数据通路如图9.1所示 ，其中两片74LS181级连形成了8位字长ALU，两 片74LS273(U29，U30)作为两个8位字长的暂存器 DR1，DR2。
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带进位控制运算器在9.1.1的实验的基础上增 加进位控制部分，其实验原理如图9.3所示，其中 高位74LS181(U31)的进位CN4通过门UN4E， UN2C，UN3B进入UN5B的输入端D，其写入脉冲 由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号。在手动方式 下进行实验时，只需将跳线器J23上的T4与手动脉 冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关 ，即可获得实验所需的单脉冲。