计算机组成原理实验报告(4个)

4、 为什么在初始化时要进行总清？即按动CON单元的nRST按键，将ALU的暂 存器A和B，以及FC、FZ、FS清零？
上海建桥学院实验报告
课程名称： 实验项目名称： 实验地点： 一、实验目的和要求
1、掌握RAM存储器的基本组成结构； 2、掌握RAM存储器的数据读写方法。
计算机组成原理
实验类型： 验证型
65H
A7H 0111(FC=1) 1000 1000(FC=0)
1
F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( F=( F=( FC=(
)
FZ=( )
0
) FZ=( ) FS=( ) ) FZ=( ) FS=( ) ) FZ=( ) FS=( ) ) FZ=( ) FS=( ) ) FZ=( ) FS=( ) ) FZ=( ) FS=( ) ) ) ) ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( )
①
元的LED状态指示灯FZ、FC、FS的显示结果，并将运算结果记录 在表1-2中。 （6）按照表1-3重新设置A、B暂存器数据，完成加法运算，观察并记录运 算器的输出结果。 ① 按表1-3输入操作数A[如前述步骤（2）]；输入操作数B[如前述步骤 （3）]。 ② 设置sK23..sK20(S3..S0)=1000和sK12(CN_I)=0。观察扩展区的左两位 数码管或LED指示灯DS94..DS101的显示结果，以及ALU单元的LED状态 指示灯FZ、FC、FS的显示结果，并将运算结果记录在表1-3中。
1010 1011 其它 1100 1101 1110 1111
0 1 X X X
F=A+1 F= NEG A F=A-1 置FC=CN_I 置EI=CN_I （保留） （保留） (取补)
（FZ） （FZ） （FZ） （FC） (EI)
* 表中：功能栏内的FC、FZ、FS表示当前运算会影响到该标志（状态信息显 示发生在T3下降沿）； EI为允许中断标志；
‘X’表示任意态，下同。 实验要求完成： 1、在暂存器A中设置操作数A=65H; 在暂存器B中设置操作数 B=A7H。 2、通过对ALU操作控制码S3、S2、S1、S0、CN的设置，完成两操作数 的算术、逻辑和移位运算，并将运算结果填入表1-2中。最后将运算 结果同实验台ALU逻辑功能表（表1-1）对比分析，判断运算结果是 否正确。 3、改变 A、B的值，验证 FC、FZ和FS的锁存功能。将结果填入表13中。
五、实验数据记录
1、完成实验步骤（5），将运算结果记录在表1-2中。 表1-2 运算 A B S3 S2 S1 CN_I 结果 类型 S0 0000 逻辑 运算 0001 0010 0011 0100 0101 0101 0110 0110(FC=0) 移位 运算 1 0110(FC=1) 0111 0111(FC=0) 0 0 1 X X X X 0 1 0 F=( F=( F=( F=( F=( F=( F=( F=( F=( F=( FC=( ) F=( FC=( ) F=( F=( FC=( ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) FZ=( ) ) FZ=( )
拨动开关区单元的sK7..sK0开关，形成二进制数01100101，此时 开关相应的DS129..DS136 LED指示灯亮，表示该位为‘1’，灭 为‘0’。 ② 置开关区单元的开关sK15(wA)=0、sK14(wB)=1、sK13(rALU)=1、 sK12(CN_I)=0。 ③ 按CON单元的uSTEP+1键，在T1下降沿，将二进制数01100101写入 暂存器A中，暂存器A的值可通过ALU单元的8位 LED灯A_7…A_0显 示。 ④ A暂存器写入关闭：置开关区单元的开关sK15(wA)=1。 注： uSTEP+1键为节拍按键，每按一次完成一个节拍，由CON单元的LED指 示灯DS169、DS168显示所处节拍。 DS169 DS168 节拍 0 1 T1 1 0 T2 1 1 T3 （3）拨动开关，向暂存器B输入数据 ① 拨动开关区单元的sK7..sK0开关，形成二进制数10100111，此时 开关相应的DS129..DS136 LED指示灯亮，表示该位为‘1’，灭 为‘0’。 ② 置开关区单元的开关sK14(wB)=0。 ③ 按CON单元的uSTEP+1键，在T2下降沿，将二进制数10100111写入 暂存器B中，暂存器B的值可通过ALU单元的8位 LED灯R_7…R_0显 示。 ④ B暂存器写入关闭：置开关区单元的开关sK14(wB)=1。 （4）拨动开关控制ALU的S3、S2、S1、S0和Cn功能设置，完成相应运 算 ① 置开关区单元的开关sK13(rALU)=0。 ② 拨动开关区单元的开关sK23(S3)..sK20(S0)=1000，以及 sK12(Cn)=0。 ③ 按CON单元的uSTEP+1 键，在T3时刻完成A+B算术运算，运算结果 显示于扩展区的左两位数码管和DS94..DS101 LED指示灯上。同 时，ALU单元的LED指示灯FZ、FC、FS显示相应状态信息（状态信 息显示发生在T3下降沿）。 （5）改变ALU的S3、S2、S1、S0和Cn功能设置，观察并记录运算器的 输出 按表1-1设置sK23..sK20(S3..S0)和sK12(CN_I)，观察扩展区的 左两位数码管或LED指示灯DS94..DS101的显示结果，以及ALU单
六、实验结果分析
1、对比分析表1-1和表1-2，判断运算结果是否正确，并分析原因。
2、暂存器A置数完成后，如果操作控制信号 wA仍保持有效电平(wA=0)，在 对暂存器B置数时会出现什么情况？
3、为什么在读取ALU的输出结果时，要使输出三态门（74LS 端rALU 为有效电平（rALU=0）？
245）的控制
静态随机存取存储器实验 实验日期： 年 月 日
二、实验原理和内容
实验原理图如图2-1所示。实验所用的存储器由一片RAM 6116（2K×8bit）构成（位于实验台的 MEM单元）。 存储器的地址和写入的数据信号由实验台IN单元的数据开关 （sD7..sD0）模拟设置，数据开关信息经输入三态门（245）分时给出 地址和数据。 当输入信息为地址信号时，由控制信号wMAR在T3下降沿打入存储器 地址寄存器（74HC574），74HC574的输出经地址总线三态门（245）送 地址总线（ABus），地址总线上的信息可通过扩展区的右两位数码管显 示。地址寄存器为8位，接入6116的地址线 A7..A0，6116的高三位地址 A10..A8接地，所以实验电路中存储器的实际容量为 256字节。 当输入信息为数据信号时，输入三态门（245）的输出至内部数据 总线（iDBus），经数据总线三态门（245）送6116数据线（DBus）[使 能信号nRD=1]。DBus上接有8个 LED灯（DS94..DS101）和两个数码管 （扩展区的左边两个数码管），可显示写入的数据D7..D0。 当存储器进行读操作时，地址选中某个存储单元，存储器读命令 nRD有效，读出的该存储单元的内容送外部数据总线和内部数据总线[使 能信号nRD=0]，并在扩展区的LED指示灯DS94..DS101和左边的两个数码 管上显示。 CPU的读/写操作控制信号由存储器读写译码器电路产生。M_nI/O用 来选择对MEM操作还是I/O操作。M_nI/O = 1，选择存储器操作；M_nI/O = 0，选择I/O操作。nRD = 0为读操作；nWR = 0为写操作。存储器的写 脉冲宽度与T2一致；读脉冲宽度与T2+T3一致。
ALU单元： —— 扩展区单元：7..0 ALU_D7..ALU_D0(JP25) (JP62) 2、实验操作 （1）打开实验仪电源，完成初始化 ① 按CON单元的nRST键，将ALU的暂存器A和B，以及FC、FZ、FS清 零。 ② 按CON单元的EXEC键，置实验仪为运行状态，此时按键上方的 DS111 LED指示灯亮。 ③ 按ALU单元的Select键，直至DS77 LED指示灯亮，此时 R_7..R_0 LED 指示灯显示的是暂存器B的内容。 （2）拨动开关，向暂存器A输入数据
三、主要仪器设备
STAR COP2018实验仪一套
四、实验步骤
1、实验接线 （1）关闭实验台电源。 （2）完成如下实验电路连线，并检查无误。 ALU单元：S3..S0(JP18) —— 开关区单元： K23..K20(JP89) ALU单元：wA、wB、rALU、 CN_I(JP19) ALU单元：IN7..IN0(JP22) —— —— 开关区单元： K15..K12(JP92) 开关区单元： K7..K0(JP97)
实验所需的时序信号T1、T2、T3，以及复位信号nRST均已与控制台 （CON）相连。 表1-1 ALU逻辑功能表 运算 S3 S2 S1 CN_I 功能 类型 S0 0000 逻辑运 算 0001 0010 0011 0100 0 1 X X X X 0 1 移位运 算 0 0110 1 0 0111 1 0 1000 1 算术运 算 0 1001 1 F=A-B-FC F=A+B+FC F=A-B F = A F = B （直通） （直通） （FZ） （FZ） （FZ） （FZ） （FZ） （FZ） （FZ） （FC， FZ） （FZ） （FC， FZ） （FC， FZ，FS） （FC， FZ，FS） （FC， FZ，FS） （FC， FZ，FS）
F = A + B （或） F = A * B （与） F=A⊕B （异或） F=/A （取反） F=A 不带进位循环右 移 移位位数由暂存器B的 低3位决定 F=A 算术右移一位 F=A 逻辑右移一位 F=A 带进位循环右移 一位 F=A 逻辑左移一位 F=A 带进位循环左移 一位 F=A+B
0101
上海建桥学院实验报告
课程名称： 实验项目名称： 实验地点： 一、实验目的和要求
1、掌握运算器的基本组成结构； 2、掌握运算器的工作原理。
计算机组成原理
实验类型： 验证型
八位算术ຫໍສະໝຸດ Baidu辑运算 实验日期： 年 月日
二、实验原理和内容
实验采用的运算器数据通路如图1-1所示，ALU逻辑功能表如表1-1 所示。 图1-1运算器原理图 ALU部件由一片 CPLD实现，内部含有三个独立的运算部件，分别为 算术、逻辑和移位运算部件。输入数据IN[7..0]（由插座JP22引出）通 过拨动开关sK7..sK0产生（开关由插座JP97引出）。数据存于暂存器A 或暂存器 B中（暂存器A和B的数据可在 LED灯上实时显示），三个部件 可同时接受来自暂存器 A和 B的数据。各部件对操作数进行何种运算由 控制信号S3…S0和CN_I来决定（S3…S0由插座JP18引出；CN_I由插座 JP19引出），可通过拨动开关sK23..sK20和sK12设置(开关由插座 JP89、JP19引出)。运算结果由三选一多路开关选择，任何时候，多路 开关只选择三个部件中的一个部件的运算结果作为ALU的输出。ALU的输 出ALU_D7..ALU_D0通过三态门74LS245送至CPU内部数据总线（iDBus） 上(由插座JP25引出)，并通过扩展区单元的的二位数码管和 DS94..DS101 LED灯显示（LED灯由插座JP62引出）。如果运算影响进位 标志FC、零标志FZ、正负标志FS，则在T3状态的下降沿，相应状态分别 锁存到FC、FZ、FS触发器中，实验仪设有LED灯显示各标志位状态。 操作控制信号wA（允许写暂存器A）、wB(允许写暂存器B）、 rALU(允许ALU结果输出到内部数据总线（iDBus）上)由JP19引出，都为 低电平有效，实验时可通过连接开关sK15..sK13设置(开关由插座JP92 引出)。
上海建桥学院
本科实验报告 课程名 称： 学 姓 专 班 号： 名： 业： 级： 指导教 师： 课内实验目录及成绩
序号 1 2 3 4 实验名称 八位算术逻辑运算 静态随机存取存储器实验 数据通路 微程序控制器的实现 总成绩 页码 1 6 11 16 成绩
计算机组成原理
信息技术学院 2014年 03 月 20 日
1 1000(FC=1) 算术 运算 1001 1001(FC=0) 1 1001(FC=1) 1010 1011 其它 1100 0 1 X X 0
2、完成实验步骤（6），改变 A、B的值，验证 FC、FZ、FS的锁存功 能，并将结果填入表1-3中。 表1-3 运算类 A B S3 S2 S1 CN 结果 型 S0 C0H 35H 0 F=( ) FZ=( ) FC=( ) FS=( ) FEH 02H 0 F=( ) FZ=( ) F=A+B 1000 FC=( ) FS=( ) FBH 17H 0 F=( ) FZ=( ) FC=( ) FS=( )