计算机组成原理 实验(一)

计算机组成原理实验(一)
实验项目名: 实验台基本模块认识实验
实验要求：
学习使用计算机组成原理教学实验系统的，认识组成原理实验台上的各个组成部件模块，熟悉各模块的功能、数据通路和使用方法，为后续实验做准备。

实验内容:
（1）了解计算机组成原理硬件实验台各模块的组成和功能
✶运算器单元- 74LS181(4位并行运算器),输入端74LS373(锁存器),
输出端74LS245(三态缓冲器),74LS74(双D触发器)。

✶寄存器组单元– 3片74LS374 作为三个通用寄存器使用，R0、R1、R2 与总线相连。

✶地址寄存器单元– 2片地址锁存器74LS273锁存地址，通过总线将地址送入到该地址寄存器单元，而该地址寄存器与存储器接口相连，用于访问存储器。

✶数据总线单元–显示当前数据总线输出的内容。

✶主存储器单元–由6116 SRAM（4片）存储器作为主存储器，存储实验用机器指令，连接到数据和地址总线上。

✶程序计数器PC– 8位指令地址，使用2片74LS163构成，通过控制信号，可实现PC内容与总线间的交换。

✶指令寄存器单元—使用1片74LS273锁存器锁存当前执行的指令，IR寄存器的一端连接到数据总线上，另一端则连接到微地址单元的地址输入接口，用于寻址控存。

✶时序启停单元—通过输入系统脉冲源，可产生T1~T4四个标准的周期性信号，并且通过按键控制，可产生单次脉冲。

✶微程序电路单元—模拟微程序结构的CU，根据指令的操作码译码后得到的微程序地址，访问系统中的控存6116，取出微指令后，发出相应的微操作控制信号，控制系统中数据的流动及功能器件的动作。

该实验台各模块共有26个微控制信号，其中有7个（BUS-111，BUS-110，Rd-BUS，Rs-BUS,299-BUS,ALU-BUS,PC-BUS）采用译码输出的方式，而剩余的采用直接
控制方式输出。

下一条微指令的地址由微指令的低地址（每条微指令长度为32位，其中（26-7）+3（译码）为微操作控制位，其余的为下地址）部分决定。

✶逻辑译码单元—其实可以算作微程序单元的一部分，两块逻辑，分别是下地址部分需要译码条件位，从而进行分支，以及7个微控制信号需要译码产生。

✶输入设备单元– 8个拨动开关，向总线输入数据。

✶输出设备单元–输出数据进入锁存器后由8位发光二极管显示。

（2）了解计算机组成原理实验环境软/硬件的使用方法
✶实验台键盘和数码管显示的使用
dY –N P. –正常开机/复位状态；
①按[增址]键，工作方式切换，手动方式–L，自动方式–H，动态跟踪操作–n
②按任意数字键，进入待命状态0，此时按下的数字可作为存储器地址，寄存器号，微程序地址等，根据后续按键[存储]、[寄存]、[读]，决定操作对象不同，此后可使用[增址]、[减址]键操作相连单元。

✶实验环境的使用
①连接检测功能：PC与实验台是否连接上的检测，看工具栏，有一个
“连接”图标，灰色说明已连上。

②实验指导：
图2 集成环境提供的实验指导功能下拉菜单
集成实验环境，菜单栏中有“实验指导”一项，通过下拉，能够看到提供的主要指导功能，包括每个实验的实验目的、实验内容、实验电路和实验连线等等。

使用时，首先根据实验单元，分别选中“单元手动实验”中的某一项实验，或者“模型机实验”中的某一项，然后再重新打开下拉菜单，点击实验指导内容中想要查看的地方，就可以了。

③实验系统连线诊断程序：
图3 “诊断测试”菜单图4 “诊断测试”窗口集成实验环境提供实验连线的诊断测试功能，在完成实验连线之后，可以通过点击菜单中的“调试”-〉“诊断测试”，打开“诊断测试”窗口，进行实验台实验连线的诊断测试。

④虚拟示波器
图5 “逻辑示波器”菜单图6 “逻辑示波器”窗口
实验台有两个示波器的表笔插孔，集成实验环境支持“虚拟示波器”功能，通过“视图”-〉“逻辑示波器”，打开“逻辑示波器”窗口，点击“开始”后，可以看到表笔接触位置的信号波形情况。

（3）通用寄存器模块实验
硬件结构：参考（1）中描述。

使用模块：①通用寄存器组
②输入设备单元
③输出设备单元
④数据总线单元
⑤时序启停单元
控制信号：
通用寄存器– R0-B、R1-B、R2-B 寄存器送总线；
LDR0、LDR1、LDR2 总线送寄存器；
输入设备单元– SW-B 开关输入送总线
输出设备单元– LDED 总线数据送LED显示
数据总线单元–无控制信号
硬件连线：
实验涉及模块的总线接口连线，8芯扁缆；
实验涉及模块所有的控制信号；
实验台的时钟信号输入；
操作过程：
二进制开关–控制相应的控制信号有效，按下单步键运行。