1、福建農(nóng)林大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院電腦類實驗報告課程名稱：計算機(jī)的構(gòu)成原理姓氏：負(fù)責(zé)人：電子計算機(jī)專業(yè)領(lǐng)域：計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)年度：2012年度學(xué)號：指導(dǎo)教師：張旭玲職位：講師2014年06月22日序列號實驗項目名成績指導(dǎo)教師1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的實驗張旭玲2內(nèi)存和總線實驗張旭玲3微程序控制單元的實驗張旭玲4指令零件模塊實驗張旭玲實驗項目表福建農(nóng)林大學(xué)計算機(jī)信息學(xué)院信息工程系實驗報告書系：計算機(jī)專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)年級： 2012級姓名：周孫彬?qū)W號： 3126010050實驗課程：實驗室編號： _實驗設(shè)備編號：實驗時間：指導(dǎo)教師簽名：成績：實驗1算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的實驗實驗的目的1 .掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)

2、傳輸方式掌握74LS181的功能和應(yīng)用實驗要求完成無進(jìn)位的算術(shù)邏輯運(yùn)算實驗。 按照實驗程序完成實驗項目，了解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的運(yùn)行過程。實驗的說明1.alu單元的實驗結(jié)構(gòu)(圖2-1-1 )1 .運(yùn)算器由兩個74LS181組成8位字長的ALU單元。2、2個74LS374可用作2個數(shù)據(jù)鎖存器(DR1、DR2)，8插座ALU-IN可用作數(shù)據(jù)輸入端，用短的8芯扁平電纜將數(shù)據(jù)輸入端連接到數(shù)據(jù)總線。運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸出由一張74LS244 (輸出緩沖器)控制，8插座ALU-OUT可以用短的8芯扁平電纜作為數(shù)據(jù)輸出端，將數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)總線連接。圖2-1-1圖2-1-22.alu單元的動作原理(圖2-1-2 )

3、當(dāng)數(shù)據(jù)輸入鎖存器DR1的EDR1為低電平且D1CK具有上升沿時，將來自數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)寫入鎖存器DR1。 同樣，使EDR2為低電平，當(dāng)D2CK有上升沿時，將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入數(shù)據(jù)鎖存器DR2。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的核心由兩個74LS181組成，可以執(zhí)行兩個8位的二進(jìn)制算術(shù)邏輯運(yùn)算，并且可以通過設(shè)定控制信號來實現(xiàn)74LS181的操作系統(tǒng)(S0、S1、S2、S3、m和CN )。 當(dāng)被實驗者正確設(shè)置74LS181的控制信號時，74LS181運(yùn)算數(shù)據(jù)鎖存器DR1、DR2內(nèi)的數(shù)據(jù)。 DR1、DR2已鎖存數(shù)據(jù)，因此只要74LS181的控制信號不變，74LS181的輸出數(shù)據(jù)也不變。輸出緩沖器采用74LS244，

4、在控制信號ALU-O為低電平時，74LS244導(dǎo)通，將74LS181的運(yùn)算結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線；在ALU-O為高電平時，74LS244的輸出為高阻抗。實驗程序1 .無進(jìn)位邏輯或運(yùn)算實驗將ALU-IN(8芯盒型插座)連接到CPT-B板上的二進(jìn)制開關(guān)單元的J01插座(對應(yīng)于二進(jìn)制開關(guān)H16H23 )，將ALU-OUT(8芯盒型插座)連接到數(shù)據(jù)總線上的DJ2。將D1CK和D2CK用的鏈接與脈沖單元的PLS1連接，將EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、m與二進(jìn)制開關(guān)連接(請按下下表中的鏈接)?？刂菩盘柎嫒￠_關(guān)標(biāo)簽D1CKPLS1孔D2CKPLS1孔EDR1戰(zhàn)斗機(jī)H8孔二級方程式

5、H7孔阿爾u-oH6孔電荷耦合器件H5孔米H4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔S0H0孔按起停單元的運(yùn)行按鈕，使實驗臺進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入設(shè)定為33H (對應(yīng)開關(guān)如下表所示)。H23H22二十一二十H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H各控制信號如下所示八號H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1戰(zhàn)斗機(jī)二級方程式阿爾u-o電荷耦合器件米S3S2S1S0010111110按下脈沖單元的PLS1脈沖按鈕，使D1CK產(chǎn)生上升沿，將33H注入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，使用邏輯筆或示波器測量并確定DR1寄存器(74LS374

6、)的輸出端，確認(rèn)DR1中是否有數(shù)據(jù)二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入設(shè)定為55H (對應(yīng)開關(guān)如下表所示)。H23H22二十一二十H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H各控制信號如下所示八號H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1戰(zhàn)斗機(jī)二級方程式阿爾u-o電荷耦合器件米S3S2S1S0100111110按下脈沖單元的PLS1脈沖按鈕，則在D2CK中產(chǎn)生上升沿的脈沖，將55H打入DR2數(shù)據(jù)鎖存器。經(jīng)過74LS181的修正運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果(F=A或b )輸出到數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線上的LED指示燈IDB0IDB7應(yīng)該顯示為77H。實驗結(jié)果2 .無進(jìn)

7、位加法實驗二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入設(shè)定為33H (對應(yīng)開關(guān)如下表所示)。H23H22二十一二十H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H各控制信號如下所示八號H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1戰(zhàn)斗機(jī)二級方程式阿爾u-o電荷耦合器件米S3S2S1S0010101001按下脈沖單元的PLS1脈沖按鈕，使D1CK產(chǎn)生上升沿，將33H注入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，使用邏輯筆或示波器測量并確定DR1寄存器(74LS374 )的輸出端，確認(rèn)DR1中是否有數(shù)據(jù)二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入設(shè)定為55H (對應(yīng)開關(guān)如下表所示)。H23H22二十

8、一二十H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H各控制信號如下所示八號H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1戰(zhàn)斗機(jī)二級方程式阿爾u-o電荷耦合器件米S3S2S1S0100101001按脈沖單元的PLS1脈沖按鈕，則D2CK產(chǎn)生上升沿，將55H打入DR2數(shù)據(jù)鎖存器。數(shù)據(jù)總線經(jīng)過74LS181的校正運(yùn)算，向數(shù)據(jù)總線輸出運(yùn)算結(jié)果(f=a b )，數(shù)據(jù)總線上的LED指示燈IDB0IDB7應(yīng)該顯示為88H。實驗結(jié)果實驗2內(nèi)存和總線實驗實驗的目的熟悉存儲和總線的硬件電路實驗要求按照實驗程序完成實驗項目，熟悉內(nèi)存讀寫操作，了解通過總線傳輸數(shù)據(jù)的方法。實

9、驗的說明1 .內(nèi)存和總線配置總線由1片74LS245、1片74LS244組成，將系統(tǒng)整體分為內(nèi)部總線和外部總線。 兩個74LS374鎖存當(dāng)前數(shù)據(jù)、地址總線上的數(shù)據(jù)以供LED顯示。 (圖2-4-1 )存儲器采用靜態(tài)的1張RAM(6264 )。 內(nèi)存的控制電路由1片74LS32和74LS08組成。 (如圖2-4-2所示)圖2-4-1圖2-4-22 .內(nèi)存和總線原理(1)總線的原理：因為在本系統(tǒng)內(nèi)地址線使用8條，數(shù)據(jù)線使用8條，所以作為數(shù)據(jù)總線使用1條74LS245，作為地址總線使用另1條74LS244 (參照圖2-4-3 )。 總線將整個系統(tǒng)分為內(nèi)部數(shù)據(jù)、地址總線和外部數(shù)據(jù)、地址總線，因為數(shù)據(jù)總線

10、需要內(nèi)外數(shù)據(jù)的交換，所以用BUS信號控制數(shù)據(jù)的流動，BUS=1時數(shù)據(jù)從內(nèi)到外，BUS=0時數(shù)據(jù)從外到內(nèi)。圖2-4-3(2)因為在本系統(tǒng)內(nèi)使用8條地址線、8位數(shù)據(jù)線，所以6264的A8A12接地，其實際的電容是256字節(jié)(圖2-4-4 )。 6264的數(shù)據(jù)、地址總線與總線單元的外部總線連接。 內(nèi)存有三個控制信號。 在地址總線上設(shè)置存儲器地址，RM=0時，將存儲器中的數(shù)據(jù)讀取到總線上。WM=0，EMCK上有上升沿時，將外部總線上的數(shù)據(jù)寫入存儲器。 為了更輕松地編輯內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，可以在實驗平臺停止運(yùn)行時，通過監(jiān)視對其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯。圖2-4-43 .控制信號的說明信號名稱作用有效電平公共汽車總線方

11、向選擇雷姆6264個讀使能信號低電平有效萬事達(dá)6264的寫入許可信號低電平有效歐洲聯(lián)盟6264個寫脈沖信號上升沿有效電腦輔助設(shè)備監(jiān)視對6264的讀使能信號低電平有效卡瓦監(jiān)視對6264的寫入許可信號低電平有效美聯(lián)儲監(jiān)視選擇程序空間或微程序空間實驗程序1 .存儲器的寫入操作將內(nèi)部地址總線AJ1(8芯箱形插座)連接到CPT-B板上的二進(jìn)制開關(guān)單元的J03插座上(對應(yīng)于二進(jìn)制開關(guān)H0H7 )，將內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DJ8連接到CPT-B板上的J02插座上(二進(jìn)制開關(guān)H0H7 )將EMCK連接到脈沖單元的PLS1上，WC、RC、BUS連接到二進(jìn)制的開關(guān)上。 (請按下表中的接線)。信號定義存取開關(guān)標(biāo)簽歐洲聯(lián)盟PL

12、S1孔萬事達(dá)H22孔雷姆H21孔公共汽車H21孔按起停單元的運(yùn)行按鈕，使試驗臺進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。將二進(jìn)制開關(guān)H0H7作為地址(A0A7)輸入，設(shè)為55H (對應(yīng)的開關(guān)如下表所示)。H7H6H5H4H3H2H1H0數(shù)據(jù)總線值阿七A6A5A4A3A2A1A08位數(shù)據(jù)0101010155H二進(jìn)制開關(guān)H8H15作為數(shù)據(jù)(D0D7)輸入，設(shè)定為66H (對應(yīng)的開關(guān)如下表所示)。H15H14H13H12H11H10H9八號數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0110011066H各控制信號如下所示H22二十一萬事達(dá)RM，巴斯01按脈沖單元的PLS1脈沖按鈕，則在EMCK中產(chǎn)生上升沿，數(shù)據(jù)從內(nèi)部數(shù)

13、據(jù)總線流向外部數(shù)據(jù)總線，將數(shù)據(jù)66H寫入地址55H的存儲單元。2 .將存儲器的數(shù)據(jù)讀出到總線上在實驗1的基礎(chǔ)上，使電源接通和線路連接保持不變，僅拔出內(nèi)部數(shù)據(jù)總線DJ8和CPT-B板上的J02插座(支持二進(jìn)制開關(guān)H8H15 )的連接。按起停單元的運(yùn)行按鈕，使試驗臺進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。二進(jìn)制開關(guān)H0H7作為地址(A0A7)輸入，設(shè)為55H (對應(yīng)的開關(guān)如下表所示)H7H6H5H4H3H2H1H0數(shù)據(jù)總線值阿七A6A5A4A3A2A1A08位數(shù)據(jù)0101010155H各控制信號如下所示H22二十一萬事達(dá)RM，巴斯10按下脈沖單元的PLS1脈沖按鈕后，在EMCK中產(chǎn)生上升沿，數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線流向內(nèi)部數(shù)據(jù)總

14、線，輸出存儲器55H單元內(nèi)容的應(yīng)該是實驗1中寫入的數(shù)據(jù)66H。 此時，在數(shù)據(jù)總線上的指示燈IDB0IDB7中顯示結(jié)果66H。實驗結(jié)果實驗3微程序控制單元的實驗實驗的目的1 .熟悉微程序控制器的原理2 .掌握微程序的編制、寫入、運(yùn)行狀態(tài)的觀察實驗要求按照實驗步驟完成實驗項目，掌握設(shè)置微地址、微指令輸出的方法實驗的說明1 .微程序控制單元的構(gòu)成：(圖2-6-1 )8位微地址寄存器是，2塊74LS161構(gòu)成的3塊6264(3*8位)或微程序存儲器的24位微命令鎖存器，由3塊74LS374構(gòu)成。圖2-6-12 .微程序控制單元的原理：(圖2-6-2 )由于本系統(tǒng)中指令系統(tǒng)規(guī)模不大、功能簡單，因此微指令可采用全電平、不編碼的方式，微操作控制信號用1位微碼表示，24位微碼至少能夠表示24個不同的微操作控制信號為了實現(xiàn)更復(fù)雜的操作，可以通過添加幾個解碼電路來實現(xiàn)。增量式控制微碼的執(zhí)行順序，各指令的微程序按順序存儲在連