计算机原理分解实验

《计算机组成原理》分解实验

分解实验是为原理实验中的整机实验而进行的准备工作，从逻辑功能上讲每个实验都可以是与整机实验有关的一部分，各分解实验都能构成一个独立的逻辑功能，每个实验的逻辑规模都可以控制在实验台的限制之内。学生通过这些分解实验可以掌握计算机各个组成部分的工作原理，积累一些实验经验和技巧，同时熟悉一些中、小规模器件的使用方法和性能，提高逻辑设计的能力。这样在进行逻辑规模较大的整机实验时，学生们就不会感到束手无策。

TEC-5实验箱数字逻辑和数字系统实验区简介

这部分为用户提供了通用的数字逻辑和数字系统实验平台。它主要包括下列部分：实验台左半部的10个双列直插插座，ISP1032在系统编程芯片及下载插座，6个数码管及其驱动电路，12个数据指示灯，小喇叭及其驱动电路，16个电平拨动开关，2个单脉冲按钮。

1．10个双列直插插座

这一部分在实验台的左上部，实验时用于插中、小规模数字逻辑器件。

注意：插座的电源和地都没有连接。

2．ispLSI1032(分解实验中用不到)

它位于实验台的左下部，用于设计并实现复杂的数字逻辑或数字系统电路。它有1个下载插座，下载时下载电缆的一端插在下载插座上，另一端插在PC机并行口上，下载电缆将PC机和ispLSI1032连在一起。在PC机上运行ispEXPERT工具软件，输入数字逻辑或数字系统的设计方案，进行编译、连接和适配，然后下载到ispLSI1032中去，就构成了1个新的能实现设计功能的器件。数字逻辑和数字系统中的综合实验，就是用ispLSI1032实现的。3．六个数码管及其驱动电路

为了能做较复杂的实验，比如电子时钟和数字频率计等实验，实验台上安装了6个共阳

极数码管。六个数码管位于实验台的上部中间。右边5个数码管各由一片BCD七段译码器/驱动器74LS47驱动。只需在各数码管的4个输入插孔（D为最高位，A为最低位）接入BCD 码，数码管就显示出相应数字。当测试端Test接低电平时，这5个数码管都将显示“8”，小数点也同时点亮。最左边的一个数码管由1片74LS240驱动，可按段进行控制。它的控制端为a、b、c、d、e、f、g、h。当控制端接高电平时，则相应的发光二极管段点亮；当控制端接低电平时，相应的发光二极管熄灭。

4．小喇叭及驱动电路

这部分由可控振荡电路，喇叭及其驱动电路组成。电路如图1.4所示。

图1.4 小喇叭及驱动电路

当DZ1用短路片短路时，它是一个可控声源，可做报警或者报时使用。如果“控制”插孔接高电平，则振荡电路输出频率为2KHz左右的方波，驱动喇叭鸣叫。当控制

插孔接为低电平时，振荡电路输出低电平，喇叭不鸣叫。

当短路子DZ1开路时，可从“输入”插孔向喇叭的驱动三极管基极送控制信号。

直接控制喇叭按希望的频率变化发声，做音乐实验用。

5．单脉冲按钮

计算机组成原理实验中使用的启动按钮QD和复位按钮CLR#，在数字逻辑和数字系统实验中作为单脉冲按钮使用。每个按钮按下后都能输出1个正脉冲和1个负脉冲。不过由于在计算机组成原理中，QD按钮使用的是正脉冲，CLR#按钮使用的是负脉冲，因此在数字逻辑和数字系统实验中，最好使用QD按钮产生的负脉冲和CLR#按钮产生的正脉冲。6．电平开关K0-K15

在计算机组成原理实验中使用的模拟数据通路控制信号开关K15-K0在数字逻辑和数字系统实验中作为普通的电平开关使用。

7．12个发光二极管

12个发光二极管位于TEC-5的下部中间位置，用于指示信号的高低电平，信号输入孔L0—L11接入高电平时，相应的二极管点亮，信号输入孔L0—L11接入低电平时，相应的二极管熄灭。

实验一 基本逻辑门逻辑实验

一、实验目的

1．掌握TTL 与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。2．熟悉TTL 中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。二、实验所用器件和仪表1.二输入四异或门 74LS861片2.三态输出四总线缓冲门74LS1251片3.四位二进制计数器 74LS1611片4.3-8译码器 74LS138 1片三、实验内容

测试74LS86、125、138、161集成电路模块，分析其输入和输出之间的逻辑关系。四、实验提示

1．将被测器件插入实验台上相应的插座中。2．将器件的gnd （地）与实验台的“地（GND ）”连接，将器件的vcc （高电平）与实

验台的+5V 连接。3．用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。4．将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。指示灯亮表示输出电平为1，指

示灯灭表示输出电平为0。

五、例子：实验接线图及实验结果（真值表及语言描述）

74LS86中包含4个异或门，下面各画出测试第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试其他逻辑门时的接线图与之类似。图中的K1、K2是电平开关输出，LED0是电平指示灯。

测试74LS86逻辑关系接线图及测试结果

74LS86 引脚图 测试74LS86逻辑关系接线图

输 入

输 出 引脚1(1A)

引脚2(1B) 引脚3(1Y ) L L L L H H H

L H H

H

L

74LS68真值表

实验二 RAM实验

一、实验目的：

了解半导体静态随机读写存储器RAM的工作原理及其使用方法。

掌握半导体存储器的字、位扩展技术。

二、实验方案：

RAM实验结构图

三、实验要求：

◆采用1K x 4 的芯片，构成1K x 8的存储器。

◆选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的

读/写操作实验。

◆采用1K x 4 的芯片，构成2K x 8的存储器。

◆必须使用译码器进行扩展（三输入都用，接开关）。

◆选择五个不连续的存贮单元地址，分别存入不同内容，作单个存贮器单元的

读/写操作实验。

◆选用适当芯片，根据各种控制信号的极性和时序要求，设计出实验线路图。

◆分别设计试验步骤。

◆使用开关进行数据加载，通过指示灯显示实验结果，记录试验现象，写出实验报

告。给出字扩展试验中每片RAM芯片的地址范围。

四、参考器件：

RAM采用两片MM2114

隔离部件采用74LS125

译码器采用74LS138

备注：为简化试验，地址可只用低4位（其余地址可接地）。