存储器和总线实验

昆明理工大学津桥学院学生实验报告（2010 —20 11 学年第二学期）课程名称：计算机组成原理及汇编语言程序设计开课实验室： 303 2011 年 04月 01 日年级、专业、班网络092学号200916021308 姓名張鴻飛成绩实验项目名称存储器和总线实验指导教师李凌宇教师评语该同学是否了解实验原理： A.了解□ B.基本了解□ C.不了解□该同学的实验能力： A.强□ B.中等□ C.差□该同学的实验是否达到要求： A.达到□ B.基本达到□ C.未达到□实验报告是否规范： A.规范□ B.基本规范□ C.不规范□实验过程是否详细记录： A.详细□ B.一般□ C.没有□注：5个A为优，5个B为中，介于二者间为良，5个C为不及格，3个Ｂ以上为及格。

教师签名：年月日目录一、实验目的…………………………………………………… 2页二、实验原理…………………………………………………… 2页三、实验设备…………………………………………………… 2页四、实验步骤…………………………………………………… 2页五、实验记录(源程序、流程等) …………………………… 3页六、实验结果…………………………………………………… 3页七、分析和结论………………………………………………… 3页一、实验目的熟悉存储器和总线的硬件电路二、实验原理1、总线原理：由于本系统内使用8根地址线，8根数据线，所以使用1拍你74LS255作为数据总线，另一片74LS244作为地址总线，总线把整个系统分为内部数据、地址总线和外部数据、地址总线，由于数据总线需要进行由内、外部数据交换，所以由BUS信号来控制数据流向，当BUS=1时数据由内到外，当BUS=0时，数据由外到内。

2、由于本系统内使用8根地址线，8位数据线，所以6264的A8~A12接地，其实际容量为256,6264的数据、地址总线已经接在总线单元的外部总线上。

存储器有3个控制信号：地址总线设置存储地址，RM=0时，把存储器中的数据读出到总线上；当WM=0，并且EMCK有一个上升沿，把外部总线上的数据写到存储器中。

三、实验设备计算机组成原理实验机AEDK-CPT四、实验步骤实验1、存储器的写操作1.把内部地址总线AJ1(8芯盒形插座)与CPT-B板上的二进制开关单元中J3插座相连(对应二进制开关H0~H7)，把内部数据总线DJ8与CPT-B板上的J2插座相连(对应二进制开关H8~H15)。

2.把EMCK连到脉冲单元的PLS1，WC、RC、BUS接入二进制的开关中。

(请按下表接线)。

信号定义接入开关位号EMCK PLS1 孔WM H22 孔RM H21 孔BUS H21 孔3.按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。

4.二进制开关H0~H7作为地址(A0~A7)输入，置55H(对应开关如下表)。

H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 数据总线值A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 8位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H5.二进制开关H8~H15作为数据(D0~D7)输入，置66H(对应开关如下表)。

H15 H14 H13 H12 H11 H10 H9 H8 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 1 1 0 0 1 1 0 66H置各控制信号如下：H22 H21WM RM、BUS0 16.按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在EMCK上产生一个上升沿，数据从内部数据总线流向外部数据总线，将数据66H写入地址为55H的存储单元。

实验2、读存储器的数据到总线上1.在做好实验1的基础上，保持电源开启和线路连接不变，只拔掉内部数据总线DJ8与CPT-B板上的J2插座 (对应二进制开关H8~H15) 的连接。

2.按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。

3.二进制开关H0~H7作为地址(A0~A7)输入，置55H(对应开关如下表)H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 数据总线值A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 8位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H置各控制信号如下：H22 H21WM RM、BUS1 0按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在EMCK上产生一个上升沿，数据从外部数据总线流向内部数据总线，将存储器55H单元中的内容输出，应该为实验1中的写入的数据66H。

此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7显示结果66H。

五、实验记录(源程序、流程等)实验1：首先输入地址，然后输入相应数据，最后对数据进行存储实验2：输入地址，是数据输出，将数据读出六、实验结果当在存储地址为55H输入数据66H以后，只要找到地址为55H，就能读出数据66H。

七、分析和结论存储器和输入输出设备之间是通过总线连接的，存储器分为若干存储单元，每个存储单元都有一个存储地址，当要向存储器中输入数据时首先通过地址总线找到有空闲的存储单元，在通过数据总线输入数据，当要读取数据时，就要先通过地址总线找到数据所在的存储单元，在通过数据总线输出数据。

存储器和各输入输出设备之间独立存在，只通过总线进行信息交换。

各设备工作既连续又独立。

实验一、8位算术逻辑运算实验【实验目的及要求】1、 掌握简单运算器的数据传送组成原理。

2、 验证算术逻辑运算功能发生器74LS181的组合功能。

实验内容：实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0-D7插座BUS1-6中的任一个相连，内部数据总线通过LZD0-LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS,实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0-D7插座EXJ1-EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开关KD0-KD7,并经过一三态门74LS245(U51)直接连至外部数据总线EXD0-EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0-LD7显示。

图中算术逻辑运算功能发生器74LS181(U31、U32)的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN 、M 并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2,以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN 、M 来模拟74LS181(U31、U32)的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN 、M ；其它电平控制信号LDAR1、LDAR2、ALUB 、SWB 以手动方式用二进制开关LDDR1、LDDR2、ALUB 、SWB 来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB 、SWB 位低电平有效，LDDR1、LDDR2位高电平有效。

另外有信号T4位脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需要将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD 相连，按手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。

【实验方案设计】 1实验接线实验用到4个主要模块：（1）低8位运算器模块，（2）数据输入并显示模块（3）数据总线显示模块（4）功能开关模块(借用微地址输入模块)。

根据实验原理详细接线如下： 1 ALBUS 连EXJ3； 2 ALUO1连BUS1; 3 SJ2连UJ2；4 跳线器J23上T4连SD;5 LDDR1、LDDR2、ALUB 、SWB 四个跳线器拨在左边(手动方式)；6 AR 跳线器拨在左边，同时开关AR 拨在’1’电平。

【实验过程】（实验步骤、记录、数据、分析） 实验步骤1 连接线路，仔细查线无误后，接通电源。

2 用二进制数码开关KD0—KD7向DR1和DR2寄存器置数。

方法：关闭ALU 输出三态门（ALUB=1），开启输入三态门(SWB=0),输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。

设置数据开关具体操作步骤图示如下： ALUB=1 LDDR1=1 KD0-D7=00110101 SWB=0 LDDR2=0T4=方波ALUB=1 KD0-D7=00110101 SWB=0数据开关设置数开输入三态门 数据存入寄存器DR1 数据开关置数 开输入三态门LDDR1=0 LDDR2=1 T4=方波3、 检验DR1和DR2中存入的数据是否正确，利用算术逻辑运算功能发生器74LS181的逻辑功能，即M=1。

4、 验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能。

【结论】（结果）输出的结果与理论值一致。

（1）SW-B=0时有效，SW-B=1时无效，因其是低电平有效，ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效 S3,S2,S1,S0高电平有效。

（2）做算术运算和逻辑运算时应设的控制端有：ALU-B 、SW-B 、S3 S2 S1、S0、M 、Cn 、DR1、DR2。

（3）输入三态门控制端SW-B 和输出三态门控制端ALU-B 不能同时为“0”状态，否则寄存器中数据无法准确输出。

(4)S3,S2,S1,S0是运算选择控制端；M 是算术逻辑运算选择；Cn 是算术运算的进位控制端；ALU-B 是输出三态门控制端；SW-B 是输入三态门的控制端。

（5) DR1、DR2置数完成后，关闭控制端LDDR1、LDDR2以确保输入数据不丢失。

(6) 若把SW-B 置为“0”，把ALU-B 置为“1”，则数据总线的灯会还原为原来的数据。

(7)A+B 是逻辑运算，控制信号状态000101；A 加B 是算术运算，控制信号状态100101(8)Cn 进位控制端与算术运算有关。

(9) 进位Cn 与减法运算有关，Cn 是0。

(10) 在接下去的运算需要用到求反后的数据，而接下去的运算是对DR1运行【小结与体会】通过本次实验，掌握了算术逻辑运算器单元ALU （74LS181）的工作原理，掌握了简单运算器的数据传送通道，了解了由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能，能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。

了解了算术逻辑运算器的功能，也弄明白了逻辑加与算术的区别，通过实验锻炼了动手能力。

数据存入寄存器DR2实验二、存储器实验实验概述：【实验目的及要求】掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法【实验环境】（使用的软件）计算机组成原理实验室实验箱一台和若干导线【实验方案设计】主存储器单元电路主要用于存放实验机的机器指令，如图下所示，它的数据总线挂在外部数据总线EXD0—EXD7上；它的地址总线有地址寄存器单元电路中的地址寄存器74LS273(U37)给出，地址值由8个LED灯LAD0-LAD7显示，高电平亮，低电平灭；在手动方式下，输入数据有8位数据开关KD0-KD7提供，并经—三态门74LS245（U51）连至外部数据总线EXD0—EXD7，实验时将外部数据总线EXD0—EXD7用8芯排线连到内部数据总线BUSD0—BUSD7，分时给出地址和数据。