计算机组成原理实验指导书(毛2011.11.new-2012.11)(1)
计算机组成原理实训指导书
计算机组成原理实训指导书一、课程基本知识1、实训目的：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要专业基础课。
在计算机科学与技术和信息管理与信息系统专业的教学计划中占有重要地位和作用。
学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。
在实训学习和实践过程中，学生以构建计算机系统整体框架为主线，进行相关实际的设计和操作。
学生通过对计算机组成原理课程的学习，已经初步掌握了计算机组成原理中所涉及到的基础知识。
为了加强计算机系统组成原理的整体理解，开设课程实训课，使学生对计算机系统组成原理有更全面的理解，进一步提高学生对计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术的理解和掌握，强化学生的系统意识，培养学生设计开发计算机系统的能力，同时为后续课程的学习夯实基础。
实训的主要目的是：（1）使学生对计算机系统组成原理有更全面的理解。
（2）进一步提高学生对计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术的理解和掌握。
（3）强化学生的系统意识。
（4）培养学生设计开发计算机系统的能力。
（5）为后续课程的学习夯实基础。
2、实训内容：（1）模型机组成原理实验（2）模型机的I/O实验（3）模型机的中断处理功能实验（4）存储器扩展实验3、实训所用设施：PC机20台、、Windows XP操作系统、EL-JY-II型计算机组成原理实验箱20台、若干排线4、实训任务及要求：（1）模型机组成原理实验(必做)基本要求：掌握各部件功能，组成一个计算机整机系统――模型机；了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程；掌握微程序的编写和调试。
（2）模型机的I/O实验基本要求：在组成一台完整的计算机整机系统――模型机的基础上，控制真实的外围接口；理解8255接口芯片的基本工作原理。
（3）模型机的中断处理功能实验基本要求：掌握中断响应、中断处理的流程及实现方法；掌握中断微程序的编写和调试。
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书适用TD-CMA实验设备实验一基本运算器实验一、实验原理运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
ALU中所有模块集成在一片CPLD中。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。
图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
原理如图1-1-1所示图1-1-1 运算器原理图运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3 0决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是算术运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
《计算机组成原理》实验指导书
《计算机组成原理》实验指导书实验一、3～8译码器的设计1．实验目的和要求熟悉ispEXPERT SYSTEM 软件的原理图绘制和编程方法。
了解计算机硬件电路的设计和调试方法。
熟悉、掌握组合逻辑电路的设计方法。
2．实验内容由组合逻辑电路知识可知，采用与门实现的3线～8线译码器的逻辑方程如下： 利用组合逻辑门电路，设计一个3～8译码器，原理图如下：并验证逻辑是否正确。
3.实验提示先根据附录一熟悉ispEXPERT SYSTEM用原理图方式输入组合逻辑门电路连接计算机组成原理实验装置，编程下载ispLSI1032E 拨动开关观察记录LED 显示结果完成实验后，每位同学提交一份实验报告（手写），格式参照附件一。
注：引脚1.开关（输入）：K0~K7： 53~60K8~K15 ： 26~33 开关向上为1，向下为0 灯（输出）：LED0~LED7 ：76~83 LED8~LED15：3~10 L0~L7： 45~52 L8~L15： 34~412.输入输出都要添加缓冲器：在器件库中选择C ：\…\GENERIC\IOPADS.LIB1270126012501240123012201210120a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y a a a y ========3.引脚锁定：菜单项ADD ，选命令，出现Symbol Attribute Editor 对话框，单击需要定义属性的输入输出PAD ，在对话框中选SynarioPin 属性，输入引脚号。
（2）选择器件 （3）输入源文件（4）编译、仿真源文件 （5）适配在项目管理器窗口，点击左边窗口中的ispLSI1032E-70LJ84,右边窗口双击FitDesign,出现绿色对号，则设计正确，红色错号，存在严重错误。
（6）下载（烧录）将实验系统电源连好使用专用下载电缆将实验系统和微机连好。
《计算机组成原理》实验课教学指导书前言
《计算机组成原理》实验课教学指导书 前言 《计算机组成原理》是计算机和计算机类专业的主干必修课之一。
它以层次结构的观点，以信息加工、处理为主线，讨论了计算机的一般结构及工作原理。
通过教学使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现方法及互联成整机的技术。
《计算机组成原理》是一门有很强的实践性课程。
在教学中应该既重视课堂理论教学又应重视实验实践教学。
在实验中通过动手，促进动脑，加强学生对计算机各大部件组成原理的理解，掌握数据信息和控制信息的流向和控制的时序。
从而达到培养学生设计、调试和开发计算机系统的能力。
《计算机组成原理实验指导书》是计算机科学与技术专业计算机组成原理课程的实验教材。
目的在于加强学生的基本实验技术和工程设计技术的训练，培养和提高学生的基本操作技能和实际动手能力，使学生掌握计算机硬件及系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术；培养学生在硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力。
根据实验大纲要求，共包含7个实验。
通过这7个实验，使学生对计算机的运算器、控制器、存储器、I/O接口的结构和组成原理有个清楚地认识，并掌握中断的原理和中断接口的结构。
目录 实验一 累加器实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１ 实验要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２ 实验二 半导体存贮器ＲＡＭ实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．３ 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 实验要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．４ 实验三 微控制器地址，控制，数据总线读时序实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．５ 实验四 微控制器地址、控制、数据总线写时序实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．７ 实验五 微控制器取指令实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．８ 实验六 微控制器指令组成实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１０ 实验七 微控制器执行指令实验．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２ 实验目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２ 实验原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１２ 三． 实验内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３ 四． 实验连线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３ 五 实验方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１３ 附录一 实验要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１５ 附录二 实验成绩的考核与评定办法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１６ 附录三 实验项目设置与内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１９ 实验一累加器实验实验目的了解累加器的用途。
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书一、实验目的。
本实验旨在通过实际操作，加深学生对计算机组成原理的理解，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理，提高学生的动手能力和实际操作能力。
二、实验器材。
1. 计算机主机。
2. 显示器。
3. 键盘。
4. 鼠标。
5. 逻辑分析仪。
6. 示波器。
7. 电源。
8. 万用表。
9. 逻辑门集成电路。
10. 接线板。
11. 连接线。
三、实验内容。
1. 计算机硬件基本组成的实验。
通过拆卸计算机主机，了解各个硬件组件的作用和连接方式，包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡、电源等。
并通过重新组装，加深对计算机硬件组成的理解。
2. 逻辑门电路实验。
使用逻辑门集成电路和连接线搭建基本的逻辑门电路，包括与门、或门、非门等，并通过逻辑分析仪观察输入输出的关系，加深对逻辑门原理的理解。
3. 示波器使用实验。
学习示波器的基本使用方法，观察不同信号的波形，了解数字信号和模拟信号的特点，加深对计算机输入输出原理的理解。
4. 电源电压测量实验。
使用万用表测量计算机主板各个电源接口的电压值，了解各个电源接口的作用和电压标准，加深对计算机电源原理的理解。
四、实验步骤。
1. 计算机硬件基本组成的实验步骤。
（1）拆卸计算机主机，观察各个硬件组件的位置和连接方式。
（2）了解各个硬件组件的作用和特点。
（3）重新组装计算机主机，检查各个硬件组件的连接是否正确。
2. 逻辑门电路实验步骤。
（1）根据实验指导书搭建与门、或门、非门电路。
（2）使用逻辑分析仪观察输入输出的关系，记录实验数据。
3. 示波器使用实验步骤。
（1）学习示波器的基本使用方法。
（2）使用示波器观察不同信号的波形，记录实验数据。
4. 电源电压测量实验步骤。
（1）使用万用表测量各个电源接口的电压值。
（2）比较测量结果与电压标准的差异，记录实验数据。
五、实验注意事项。
1. 在拆卸和重新组装计算机主机时，注意防止静电干扰，避免损坏硬件组件。
2. 在搭建逻辑门电路时，注意连接线的接触是否良好，避免信号传输不畅。
计算机组成原理实验指导书终稿(1)
计算机组成原理实验指导书终稿(1)《计算机组成原理》实验指导书广东石油化工学院计算机与电子信息学院计算机系计算机组成原理实验指导前言实验是《计算机组成原理》课程教学计划中不可缺少的教学环节之一，通过实验，可以使学生对课堂理论教学内容加以巩固和理解，并掌握计算机的原理和设计方法。
能更好的培养学生的创新意识和设计能力。
同时，也可对新型计算机的体系结构方面有一个比较深入的认识和理解。
本实验指导书是依托学校现有的TDN-CM++教学实验设备以及相关专业（计算机科学与技术；网络工程）培养规划而编写。
主要目的是：（1）进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系和来龙去脉；（2）掌握整机构成方法，各部件分工情况和协调工作的情况；（3）激发学生的学习热情和主动性，培养学生的独立工作能力。
（4）培养严谨的科研作风，使学生养成对待科学要一丝不苟，精益求精的工作态度。
本书只做为广东石油化工学院计算机系《计算机组成原理》课程实验教学使用。
- 2 -计算机组成原理实验指导目录前言实验一算术逻辑运算实验 (4)实验二静态随机存储器实验 (9)实验三微程序控制器实验 (13)实验四总线基本实验 (23)实验五整机实验 (26)复杂模型机设计 (34)- 3 -计算机组成原理实验指导实验一算术逻辑运算实验一．实验目的（1）了解运算器的组成结构。
（2）掌握运算器的工作原理。
（3）学习运算器的设计方法。
（4）掌握简单运算器的数据传送通路。
（5）验证运算功能发生器74LS181的组合功能。
二．实验设备：TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一套。
三．实验原理：实验中所用的运算器数据通路图如图1-1。
图中所示的是由两片74LS181芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。
右方为低4位运算器芯片，左方为高4位运算器芯片。
低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位运算中。
计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书目录第一章TEC-9计算机组成和数字逻辑实验系统介绍 (3)一、TEC-9实验系统的特点 (3)二、TEC-9实验系统的组成 (5)三、实验台监控使用说明 (13)四、HQFC-B1软件使用说明 (16)第二章计算机组成原理实验 (18)第一节、寄存器实验 (18)第二节、运算器组成实验 (21)第三节、双端口存储器原理实验 (25)第四节数据通路组成实验 (30)一、寄存器读写 (32)二、写寄存器内容到存储器 (34)三、写存储器到寄存器 (36)四、寄存器堆RF并行输入输出 (39)第五节常规型微过程控制器组成实验 (40)第六节CPU组成与机器指令执行实验 (54)第七节中断原理实验 (58)第三章可编程逻辑简介 (62)第一节可编程逻辑器件简介 (62)第二节VHDL语言简介 (65)第三节Q UARTUS II软件使用说明 (75)第四章硬布线控制器 (89)第一节硬布线控制器简介 (89)第二节硬布线控制设计 (94)第五章课程设计 (109)第一节流水微程序控制器的设计与调试 (109)第二节流水硬布线控制器的设计与调试 (117)第六章数字逻辑门和数字系统实验 (121)第一节基本逻辑门逻辑实验 (121)第二节TTL、HC和HCT器件的电压传输特性 (123)第三节三态门实验 (126)第四节数据选择器和译码器 (128)第五节全加器构成及测试 (129)第六节组合逻辑中的冒险现象 (131)第七节触发器 (132)第八节简单时序电路 (135)第九节计数器 (140)第十节四相时钟分配器 (143)第十一节可编程逻辑控制器CPLD (145)实验一、3-8译码器实验 (145)实验二、D触发器实验 (147)实验三、简易分频器实验 (149)实验四、简易交通灯控制实验 (150)实验五、七段LED数码管显示实验 (153)实验四、简易计数器实验 (156)附录 (160)附录一常用实验器件引脚图 (160)附录二CPLD管脚分配图 (163)附录三控制器与数据通路信号 (165)第一章TEC-9计算机组成和数字逻辑实验系统介绍TEC-9它适用于《计算机组成原理》、《计算机组织和结构》和《数字逻辑和数字系统》三门课程的实验教学，是一种多用仪器。
《计算机组成原理》实验指导书
第二章分部实验为掌握计算机的基本组成和工作原理，并为课程设计做准备，本章安排了四个分部实验，这些实验均在COP2000计算机组成原理实验仪上进行。
§2.1 分部实验1本实验包括寄存器的验证实验及运算器的验证、设计实验。
2.1.1 寄存器实验寄存器是一种重要的数字电路部件, 常用来暂时存放数据、指令等。
一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码，用N个触发器即可。
因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部分寄存器是8位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。
在COP2000实验仪中，寄存器由74HC574构成，它可以存放8位二进制代码，其中的一位二进制代码是由一个D触发器来存储的。
首先，我们先介绍一下74HC574的工作原理。
图2-1是74HC574的原理图。
图2-1 74HC574原理图我们可以看到，在CLK的上升沿，输入端的数据被打入到8个触发器中。
当OC = 1 时，触发器的输出被关闭，当OC=0时，触发器输出数据。
表2-1列出了74HC574的使用方法。
表2-1 74HC574使用方法图2-2为74HC574的工作波形图。
图2-2 74HC574工作波形图一、实验一：A，W寄存器实验1、实验器材COP2000计算机组成原理实验仪、万用表。
2、实验目的（1）了解并掌握74HC574的工作原理及使用方法。
（2）掌握寄存器A，W的工作原理。
3、实验要求分别验证A，W寄存器的功能。
4、实验原理A，W寄存器是作用于ALU输入端的两个寄存器，两个参与运算的数分别来自A或W。
图2-3、图2-4分别为寄存器A，W的原理图。
图2-3 寄存器A原理图图2-4 寄存器W原理图A，W寄存器的写工作波形如图2-5所示。
图2-5 寄存器A，W写工作波形图其中，AEN、WEN分别为A选通和B选通。
5、实验步骤与内容（1）按照表2-2连线表2-2 A，W寄存器实验连线表（2）将数据55H写入A寄存器首先将二进制开关K23-K16用于数据总线DBUS[7：0]的数据输入，置数据55H。
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计算机组成原理实验指导书2010年9月目录系统概述 (2)实验一寄存器实验 (6)实验1：A、W 寄存器实验 (6)实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验 (9)实验3：MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT输出寄存器 (12)实验二运算器实验 (16)实验三 PC实验 (19)实验1：PC +1实验 (21)实验2：PC 打入实验 (21)实验四存储器EM实验 (23)实验1：PC/MAR 输出地址选择 (24)实验2：存储器EM 写实验 (24)实验3：存储器EM 读实验 (25)实验4：存储器打入IR指令寄存器/uPC实验 (26)实验5：使用实验仪小键盘输入EM (28)实验五微程序存储器uM实验 (29)实验1：微程序存储器uM 读出 (30)实验2：使用实验仪小键盘输入uM (30)实验六微程序计数器uPC 实验 (31)实验1：uPC 加一实验 (32)实验2：uPC 打入实验 (32)实验七模型机综合实验（微程序控制器） (34)实验1：数据传送实验/输入输出实验 (34)实验2：数据运算实验（加/减/与/或） (36)实验3：指令流水实验 (38)附录1：CPTH 集成开发环境使用 (41)附录2：实验仪键盘使用 (46)系统概述DJ-CPTH简介DJ-CPTH型计算机组成原理实验系统采用单片机管理和EDA控制技术，自带键盘和液晶显示器，支持脱机和联PC机两种工作模式，运用系统监控和数码管等实时监视，全面动态管理模型机的运行和内部资源。
模型机软硬件配置完整，支持8位字长的多种寻址方式，指令丰富，系统支持RS-232C串行通讯，并配有以win98/2000/XP为操作平台的动态跟踪集成调试软件，特别适用于计算机组成原理课程的教学与实验。
DJ-CPTH特点1、采用总线结构总线结构的计算机具有结构清晰，扩展方便等优点。
DJ-CPTH实验系统使用三组总线即地址总线ABUS、数据总线DBUS、指令总线IBUS和控制信号，CPU、主存、外设和管理单片机等部件之间通过外部数据总线传输，CPU内部则通过内部数据总线传输信息。
各部件之间，通过三态缓冲器作接口连接，这样一方面增强总线驱动能力，另一方面在模型机停机时，三态门输出浮空，能保证不管模型机的CPU工作是否正常，管理单片机总能读/写主存或控存。
2、计算机功能模块化设计DJ-CPTH为实验者提供运算器模块ALU，众多寄存器模块（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序计数器模块PC，指令部件模块IR，主存模块EM，微程序控制模块〈控存〉uM，微地址计数器模块UPC，组合逻辑控制模块及I/O等控制模块。
各模块间的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，模块内各芯片间数据通路也已连好，各模块的控制信号及必要的输出信号已被引出到主板插孔，供实验者按自己的设计进行连接。
3、智能化控制系统在单片机监控下，管理模型机运行和读写，当模型机停机时，实验者可通过系统键盘，读写主存或控存指定单元的内容，使模型机实现在线开发。
模型机运行时，系统提供单步一条微指令（微单步）、单步一条机器指令（程单步），连续运行程序及无限止暂停等调试手段，能动态跟踪数据，流向、捕捉各种控制信息，实时反映模型机现场，使实验者及时了解程序和微程序设计的正确性，便以修改。
4、提供两种实验模式①手动运行“Hand……”：即通过拨动开关和观察发光二极管二进制电平显示，支持最底层的手动操作方式的输入/输出和机器调试。
②自动运行：通过系统键盘及液晶显示器或PC机，直接输入或编译装载用户程序（机器码程序和微程序），实现微程序控制运行，运用多种调试手段运行用户程序，使实验者对计算机组成原理一目了然。
5、开放性设计运算器采用了EDA技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，可自行重新设计并通过JTAG 口下载。
逻辑控制器由CPLD实现，也可进行重新设计并通过JTAG 口下载。
用户还可以设计自己的指令/微指令系统。
系统中已带三套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。
系统的数据线、地址线、控制线均在总线接口区引出，并设计了40 芯锁进插座，供用户进行RAM、8251、8255、8253、8259等接口器件的扩展实验。
6、支持中断实验采用最底层的器件设计，让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回（RETI）整个过程。
7、支持两种控制器实验系统提供两种控制器方式：微程序控制器和组合逻辑控制器。
在微程序控制器中，系统能提供在线编程，实时修改程序，显示程序并进行调试的操作环境。
组合逻辑控制器，已下载有一套完整的实验方案，用户也可使用CPLD工具在PC机上进行自动化设计。
8、支持子程序调用、返回、指令流水线和RISC精简指令系统实验。
9、配备以Win98/2000/XP为操作平台的集成调试软件包系统支持RS-232C串行通讯，借助PC资源形成了强大的在线文档与图形的动态管理系统，自带编译器，支持汇编语言的编辑、编译、调试，一次点击即可完成程序和与其对应微程序的链接装载并自动弹出调试窗口，在主界面中开辟了程序和与其对应微程序的调试、模型机结构示意图（点击各模块即可修改双向模块参数）、微程序等跟踪显示窗口供用户选择，可动态显示数据流向、实时捕捉数据、地址、控制总线的各种信息，使调试过程极为生动形象。
实验系统组成CPTH计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成。
实验平台如图1.1所示。
图1.1实验平台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A 、暂存器W 、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储器单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序控制器、组合逻辑控制器、扩展单元、总线接口区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、管理单片机、24个按键、字符式LCD 、RS232。
具体结构分布如图 1.2所示，学生在进行实验之前应熟练掌握实验平台上的的各组成部分的位置和基本功能，以方便后续使用。
图1.2开关电源位于实验平台的右侧，实验时，请将连线接好以后再打开电源。
软件主要是指模型机的CPTH 集成调试软件，其界面如图1.3所示，具体使用方法参看附录。
学生在进行实验之前应熟练掌握集成调试软件基本使用方法，以方便后续使用。
中断源IA 堆栈寄存器ST 程序计数器PC输出OUT地址寄存器MAR输入IN存储器EM微程序计数器uPC指令寄存器IR组合逻辑单元微程序存储器uEM微动开关指示灯左移门L寄存器R3寄存器R2寄存器R1寄存器R0右移门R直通门D小键盘（24个按键）累加器A暂存器W运算器ALU字符式LCD 数据/地址总线接口扩展单元显示单元COM 微动开关指示灯逻辑笔DBUSDBUSABUS IBUSCKIsp1016J1J2J3图1.3实验一寄存器实验实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16 ∙∙∙∙∙∙ K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验电路：寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部分寄存器是8 位的，标志位寄存器（Cy、Z）是两位的。
CPTH 模型机用74HC574 来构成寄存器。
74HC574 的功能结构如图1.1所示（详细情况请在预习时自行查阅相关资料），其基本工作原理为：图1.1 74HC574寄存器原理图1. 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8 个触发器R中；2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0 时触发器的输出数据如下表所示：74HC574工作波形图如下：图1.2 74HC574工作波形图实验1：A、W 寄存器实验寄存器A、W原理图如下：图1.3 寄存器A原理图图1.4 寄存器W 原理图寄存器A，W 写工作波形图如下：图1.5 寄存器A，W 写工作波形图实验1的基本连接线如下表，请将作用补充完整：实验操作步骤：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。
在后面实验中实验模式为手动的操作方法及步骤将不再详述。
●将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H，如下表：依据寄存器的工作原理，请正确填写将55H写入A寄存器的控制信号：00 w,a0 1 w1 0 a1 1按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，此时可观察到数据55H被写入A寄存器。
●将66H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H，如下依据寄存器的工作原理，请正确填写将66H写入W寄存器的控制信号：00 w,a0 1 w按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮，表明选择W 寄存器。
放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器。
注意观察：１．数据是在放开STEP键后改变的，也就是CK的上升沿数据被打入。
２．WEN，AEN为高时，即使CK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。
实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验寄存器R 的原理图如图1.6所示：图1.6 寄存器R 原理图寄存器R 写工作波形图如下：图1.7 寄存器R 写工作波形实验2的连接线如下表，请将作用补充完整：●将11H写入R0寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据11H，如下：依据寄存器的工作原理，请正确填写将11H写入R0寄存器的控制信号：0 0 0 0 r00 0 0 1 r10 0 1 0 r20 0 1 1 r31 0 0 0 r0X 1 x x 不变按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R0 的黄色选择指示灯亮，表明选择R0 寄存器。
放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据11H 被写入R0 寄存器。
●将33H写入R2寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据33H，如下：依据寄存器的工作原理，请正确填写将33H写入R2寄存器的控制信号：0 0 0 0按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R2 的黄色选择指示灯亮，表明选择R2 寄存器。