计算机组成与体系结构的区别与联系,计算机组成与体系结构-20210327111418.doc-原创力文档...
《计算机组成与体系结构》实验
课程编号： ZB10210 课程性质：必修 学时数： 90 学分数： 4.5
开课学期： 第四学期 适用专业： 计算机科学与技术 先修课程：程序设计基础、计算机导论
(一)基本要求
⒈通过实验设计验证相关部件工作过程。
⒉能够根据已学知识编写微程序进行综合设计开发。
(二)主要仪器、设备及消耗材料
⒈ 硬件要求
计算机组成原理及系统结构实验箱ZY15CompSys12BB，50台套以上
P4/128M以上内存/40G以上硬盘计算机，50台套以上。
⒉ 软件要求
⑴操作系统：Windows 2000/XP。
⑵MAX+plusII10.2
(三)实验项目及学时数
序号
实验项目
内容提要
学时数
每组人数
实验性质
实验者
实验要求
1
算术逻辑运算
验证运算功能发生器(74LS181)的组合功能。
2
2
验证
本
必做
2
移位运算实验
验证移位控制的功能
2
2
验证
本
必做
3
乘法器设计
掌握乘法器的设计原理，观察乘法器输出
2
2
设计
本
必做
4
内存存取
掌握静态随机存储器RAM的数据读写方法
2
2
验证
本
必做
5
扩展8255并行口实验
掌握8255的编程方法，熟悉其各种使用方法
2
2
设计
本
必做
6
扩展8253定时器/计数器实验
掌握8253的编程及控制应用方法
2
2
设计
本
必做
7
8259中断控制器实验
实现中断电路的连接、中断请求、响应、中断编程控制
2
2
设计
本
必做
8A
微程控器的组成与微程序设计实验
编制微程序、并写入，观察微程序的运行
4
2
设计
本
二个选做一个
A基本模型机实验
将各基本单元组成系统，构造一台基本模型计算机
设计
本
B复杂模型机实验
设计并实现较为完整的模型计算机
设计
本
流水微程序模型机设计实验
在以上基础上，构成具有流水功能的模型机
设计
本
8B
硬布线控制器设计实验
使用大规模可编程器件完成硬布线控制器的设计
4
2
设计
本
A基于硬布线控制器的基本模型机设计实验
了解硬布线模型机的工作原理及设计方法
设计
本
B基于RISC处理器构成的模型机设计与实现
了解RISC机的工作原理及设计方法
设计
本
流水硬布线控制器设计实验
学习掌握流水硬布线控制器的设计原理。
设计
本
合计
18
说明：
⒈标注有“A”、“B”的实验项目表明从“A”、“B”中选作一个即可。
⒉实验前应认真阅读实验指导书，编写好预习报告，设计好实验数据、步骤；进实验室后要检查预习报告，实验后及时整理实验报告，书写实验心得。
实验一 算术逻辑运算实验
一、实验目的
1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。
2、验证运算功能发生器(74LS181)的组合功能。
二、实验原理
实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74LS273)锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关用来给出参与运算的数据，并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图1-l 运算器数据通路图
图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明(其他实验相同，不再说明)。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关START，即可获得实验所需的单脉冲。
三、实验步骤及注意事项
l、按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。(图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分)
图1-2 算术逻辑运算实验接线图
2、 用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0
首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将控制台单元的开关SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。
上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T4的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关START来产生的。
置数完成以后，检验DR1和DR2
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