计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实验报告

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专业：计算机科学与技术

学号：

计算机组成原理实验（一）

实验题目：时标系统的设置和组合 成绩：

一、实验目的

1、了解时标系统的作用

2、会设计、组装简单的时标发生器 二、实验内容

参照时标系统的设计方法，用组合逻辑方法设计一个简单的节拍脉冲发生器，产生图1-6所示的节拍脉冲，并用单脉冲验证设计的正确性。在实验报告中画出完整电路，写出1W 、0W 和1N 的表达式。

图1-6 简单的节拍脉冲发生器一周期的波形

设计提示：

1、由波形图求出节拍脉冲1W 和0W 的表达式，进而组合成1N 的表达式。

2、注意节拍电平1T 和0T 的翻转时刻应在0M 下降沿与M 的上升沿同时出现的时刻。

3、注意D 触发器的触发翻转要求。 三、实验仪器及器材

1、计算机组成原理实验台和+5V 直流稳压电源

2、集成电路由附录A “集成电路清单”内选用 四、实验电路原理（实验电路原理图）

时标系统主要由时钟脉冲发生器、启停电路和节拍脉冲发生器三部分组成成，结构如图1-1所示。

图1-1 时标系统组成

1、时钟脉冲发生器

主要由振荡电路、分频电路组成，其作用是产生一定频率的时钟脉冲，作为计算机中基准时钟信号。如图1-2所示。

图1-2 时钟脉冲发生器组成

2、启停电路

计算机是靠非常严格的节拍脉冲，按时间的先后次序一步一步地控制各部件工作的，所以，机器启停的标志是有无节拍脉冲，而控制节拍脉冲按一定的时序发生和停止，不能简单地用电源开关来实现。如图1-3所示。

图1-3 简单的启停电路

为了使机器可靠地工作，要求启停电路在机器启动或停机时，保证每次从规定的第一个脉冲开始启动，到最后一个脉冲结束才停机，并且必须保证第一个和最后一个脉冲的波形完整。如图1-4所示。

图1-4 利用维持阻塞原理的启停电路

3、节拍脉冲发生器

节拍脉冲发生器的作用是产生一序列的节拍电平和工作脉冲。节拍电平是保证计算机微操作的时序性，工作脉冲是各寄存器数据的打入脉冲。本课程整机实验中一个周期的节拍脉冲波形如图1-5所示。其中的工作脉冲1m ～8m ，由节拍电平1Q ～4Q 与时钟脉冲m 按组合逻辑的方法组合得到，表达见图1-5中右侧列表所示。

图1-5 一个周期的工作脉冲波形

五、实验步骤

按照实验内容设计并连接电路，输入脉冲信号，观察灯的亮灭情况，并用单脉冲进行检验。 六、实验内容记录（数据、图表、波形、程序设计等）

实验电路如图：

输入脉冲后，三个指示灯按规则亮灭。

W1=T1×M0×M

W2=T0×M0×M

N1=W1+W2

七、

实验成功的产生了要求的信号。

第一次做计组实验，对器械不熟悉，做起来耗时较长，以后要多加练习。

计算机组成原理实验（二）

实验题目：总线传输技术 成绩：

一、实验目的

1、了解总线的工作原理

2、掌握总线的传送技术

3、熟悉建立总线的器件特性 二、实验内容

1、根据图2-2所示的实验方案，如果要通过“输出显示”观察到“RAM 地址寄存器（AR ）”中的数据，请选用适当元器件设计实现。画出实验电路逻辑图，并组装成电路。

2、在设计的电路上实现下列手动单功能操作，并写出操作步骤： （1）开关数据 → 输出显示；

（2）开关数据 → RAM 地址寄存器（AR ）； （3）RAM 地址寄存器（AR ）→输出显示； 设计提示：

用不同的开关控制各个寄存器，并用不同的脉冲对寄存器实现数据打入。 三、实验仪器及器材

1、计算机组成原理实验台和＋5V 直流稳压电源

2、74LS244、74LS273

四、实验电路原理（实验电路原理图）

计算机全部工作过程，可以看成是信息的传送和加工过程；信息传送在机器内部是极为频繁的，为减少机器中的信息传输线、节省器件，提高传送能力及可靠性，采用总线方法是必不可少的，建立总线的基本原则是①互斥性：挂总线的各总线驱动器（发送端）必须具有分时操作的可能性，不允许在同一总线上同时有两个发送源发送信息。②一致性：同一总线中所用挂总线的器件类型要一致；通常用做总线的器件有两种：OC 门和三态门，前者负载能力较小，只能用于小规模的传送应用中；而三态门是目前应用较多的总线传送器件。在这类型件中，最常见的有74LS244、74LS245，另外如74LS373、INTEL8212等器件也都可直接与总线相连。

下面介绍一种总线实验方案，如图2-1所示：

图2-1 总线传送技术实验框图（例）

上图所示为一个小型总线传送系统，共有五个部件在同一总线上，其中A 、C 为总线的发送部件，D 、E 接收部件，B 部件可双向传送，既可作发送端，也可作接受端。因此在同一总线上共挂上三个传送源，但在同一时间只允许传送一个发送端发送的信息，例如0t 时可以A →B 、D 、E ，1t 时可传送从C →D 、E 、B 。但绝不能在同一时刻，例如2t 时，同时作A →D 、B →E 的信息传送，也就是说建立总线必须遵循互斥性原则。在此本实验中A 、B 、C 、D 、E 均采用三态传输器件。因此上图的总线设想可转化为图2-2所示的实现方案。

从图中可看出，地址信息及数据信息都是通过同一组数据开关经三态传输门挂上总线，

再发送相应的部件的。要区分送入总线的信息是地址还是数据，可以通过对操作时序的控制来实现，本实验由于地址值及内容数据都是通过数据开关人工加载的，因此区分总线上的地址和数据信息也就是人为地操作总线上的某些芯片，打入或读出信息。