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文本内容:
计算机组成原理实验第一章、TEC-5计算机组成实验箱简介逻辑笔与实验连线第二章计算机组成原理实验实验一运算器组成实验一实验目的
1.熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作
2.熟悉简单运算器的数据传送通路
3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能
4.按给定数据完成指定的算术逻辑运算二实验电路图示出了本次实验所用的运算器数据通路图参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置,然后输入到双端口通用寄存器堆RF中RFU54由一个ispLSll016实现,功能上相当于四个8位通用寄存器,用于保存参与运算的数据,运算后的结果也要送到RF中保存双端口寄存器堆模块的控制__中,RSl、RS0用于选择从B端口右端口读出的通用寄存器,RDl、RD0用于选择从A端口左端口读出的通用寄存器而WRl、WR0用于选择写入的通用寄存器LDRi是写入控制__,当LDRi二1时,数据总线DBUS上的数据在T3写入由WRl、WR0指定的通用寄存器RF的A、B端口分别与操作数暂存器DRl、DR2相连;另外,RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上,因而RF中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上DRlU24和DR2U25各由1片74LS273构成,用于暂存参与运算的数据DRl接ALU的A输入端口,DR2接ALU的B输入端口ALUU
55、U60由两片74LSl81构成,ALU的输出通过一个三态门74LS244发送到数据总线DBUS上实验台上的八个发光二极管DBUS7-DBUS0显示灯接在DBUS上,可以显示输入数据或运算结果另有一个指示灯C显示运算器进位标志__状态图中尾巴上带粗短线标记的__都是控制__,其中S
3、S
2、S
1、S
0、M、Cn
0、LDDRl、LDDR
2、ALUBUS#、SW.BUS#、LDRi、RSl、RS
0、RDl、RD
0、WRl、WR0都是电位__,在本次实验中用拨动开关K0--K15来模拟;T
2、T3为时序脉冲__,印制板上已连接到实验台的时序电路实验中进行单拍操作,每次只产生一组T
1、T
2、T
3、T4时序脉冲,需将实验台上的DP、DB开关进行正确设置将DP开关置1,DB开关置0,每按一次QD按钮,则顺序产生T
1、T
2、丁
3、T4一组单脉冲
三、实验设备1TEC-5计算机组成实验系统1台2.逻辑测试笔一支在TEC-5实验台上.3.双踪示波器一台公用4.万用表一只公用
四、实验任务1.按图示,将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接由于运算器模块内部的连线已由印制板连好,故接线任务仅仅是完成数据开关、控制__模拟开关、与运算器模块的外部连线注意为了建立清楚的整机概念,培养严谨的科研能力,手工连线是绝对必要的2.用开关SW7一SW0向通用寄存器堆R1=内的R0--R3寄存器置数然后读出R0—R3的内容,在数据总线DBUS上显示出来3.验证ALU的正逻辑算术、逻辑运算功能令DRl=55H,DR2=OAAH,Cn#=l在M---0和M=I两种情况下,令S3一S0的值从0000B变到1111B,列表表示出实验结果实验结果包含进位C,进位C由指示灯显示注意进位C是运算器ALU最高位进位Cn+4~的反,即有进位为1,无进位为0
五、实验要求1.做好实验预习,掌握运算器的数据传输通路及其功能特性,并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法2.写出实验报告,内容是1实验目的2按实验任务3的要求,列表表示出实验结果3按实验任务4的要求,在表中填写各控制__模拟开关值,以及运算结果值4分析记录实验过程、数据等5用学校实验报告专用格式填写报告
六、实验步骤和结果
(1)实验任务2的实验步骤和结果如下(假定令R0=34HR1=21HR2=52HR3=65H
1、 置DP=1DB=0编程开关拨到正常位置.接线表如下数据通路WR0WR1RS0RS1SW_BUS#RS_BUS#LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K
62、打开电源(以下是将34H21H52H65H分别写入R0R1R2R3)
3、置K0WR0=0K1WR1=0K4SW_BUS#=0K5RS_BUS#=1K6LDRi=1SW7-SW0=34H. 在DBUS上将观察到DBUS=34H.按QD按钮将34H写入R
0.
4、置K0WR0=1K1WR1=0K4SW_BUS#=0K5RS_BUS#=1K6LDRi=1SW7-SW0=21H. 在DBUS上将观察到DBUS=21H.按QD按钮将21H写入R
1.
5、置K0WR0=0K1WR1=1K4SW_BUS#=0K5RS_BUS#=1K6LDRi=1SW7-SW0=52H. 在DBUS上将观察到DBUS=52H.按QD按钮将52H写入R
2.
6、置K0WR0=1K1WR1=1K4SW_BUS#=0K5RS_BUS#=1K6LDRi=1SW7-SW0=65H. 在DBUS上将观察到DBUS=65H.按QD按钮将65H写入R
3. (以下是在DBUS总线上显示R0R1R2R3的值)
7、置K2RS0=0K3RS1=0K4SW_BUS#=1K5RS_BUS#=0K6LDRi=
0. 在DBUS上将观察到DBUS=34H.
8、置K2RS0=1K3RS1=0K4SW_BUS#=1K5RS_BUS#=0K6LDRi=
0. 在DBUS上将观察到DBUS=21H.
9、置K2RS0=0K3RS1=1K4SW_BUS#=1K5RS_BUS#=0K6LDRi=
0. 在DBUS上将观察到DBUS=52H.
10、置K2RS0=1K3RS1=1K4SW_BUS#=1K5RS_BUS#=0K6LDRi=
0. 在DBUS上将观察到DBUS=65H.
11、关断电源,拆线
(2)实验任务3的实验步骤和结果如下
1、 置DP=1DB=0编程开关拨到正常位置.接线表如下数据通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6 数据通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M电平开关K7K7K8K9K10K11K12数据通路ALU_BUS#SW_BUS#电平开关K13K14数据通路的__Cn#接VCC
2、打开电源以下2条是向R0写入55H向R1写入0AAH
3、置K0WR0=0K1WR1=0K6LDRi=1K13ALU_BUS#=1K14SW_BUS#=
0. 置SW7-SW0为55H按QD按钮将55H写入R
0.
4、置K0WR0=1K1WR1=0K6LDRi=1K13ALU_BUS#=1K14SW_BUS#=
0. 置SW7-SW0为0AAH按QD按钮将0AAH写入R
1. 以下1条是将R0写入DR1将R1写入DR
25、置K2RD0=0K3RD1=0K4RS0=1K5RS1=0K6LDRi=0K7LDDR1和LDDR2=
1. 按QD按钮将R0写入DR1将R1写入DR
2.这时DR1=55HDR2=0AAH. 以下2条是M=H时进行逻辑运算
6、置K6LDRi=1K7LDR1和LDR2=0K8S0=0K9S1=0K10S2=0K11S3=0 K12M=1K13ALU_BUS#=0K14SW_BUS#=
1.在数据总线DBUS上观察到逻辑运算结果0AAH. 按QD按钮观察到进位C为
0.
7、其他开关不变只改变K8S0K9S1K10S2K11S3的设置观察其他15种逻辑运算结果 并按QD按钮观察进位C. 以下2条是M=L时进行算术运算
8、置K6LDRi=1K7LDR1和LDR2=1K8S0=0K9S1=0K10S2=0K11S3=0 K12M=0K13ALU_BUS#=0K14SW_BUS#=
1.在数据总线DBUS上观察到算术运算结果55H. 按QD按钮观察到进位C为
0.
9、其他开关不变只改变K8S0K9S1K10S2K11S3的设置观察其他15种算术运算结果并按QD按钮观察进位C. 实验任务3实验结果表(DR1=55HDR2=0AAH)工作方式输入选择逻辑运算M=HCn#=1算术运算M=LCn#=1S3 S2 S1S0运算结果进位C运算结果 进位C0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111运算器74181通用寄存器系统编程器时序发生器双端口存储器RAM地址寄存器地址指示灯数据总线指示灯PC指示灯指令总线指示灯C进位标志指示灯微动开关BUSYL#指示灯BUSYR#指示灯。