计算书组成原理实验一具有基本输入输出功能的总线接口实验
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。
计组成原理实验报告昆工信息工程与自动化学院 (2)
实验一：数码管显示一、实验目地（1）了解可编程外围接口芯片8255(2) 理解数码显示译码器的作用。
(3)了解数据输入输出。
(4) 学会使用数码管的检测及显示译码器的使用。
(5) 掌握七段显示译码器的设计。
二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图）三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）TDN-CM+或TDN-CM++教学实验系统一台。
四、实验方法、步骤（1）按实验原理电路图连接好电路，确认无误后打开电源。
（2）打开数据开关三态门（SW-B=0），在input device 单元中输入对应的二进制数据，打开LED片选（LED-B=0），拨动LED的W/R控制信号做1→0→1动作，产生一个上升沿将总线上的数据打入到LED中，这时在output device单元中数码管上显示的数据即为相应的十六进制形式。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)在输入单元输入二进制数据00010111，然后打开数据开关三态门（SW-B=0），打开LED片选（LED-B=0），拨动LED的W/R控制信号做1→0→1动作，产生一个上升沿，这时数码管上会显示对应的十进制数，即17。
六、实验结果、分析和结论引入总线，大大方便了各种设备进行数据传输，输入/输出设备挂在总线上，能提高信息的交换量及CPU的运行速度，输入设备发出指令，得到总线使用权，输出设备发出读的请求，控制总线发出控制信号，将控制权交给输出设备，这样输出设备就能读取到总线上的数据，数码显示管就能显示输入的数据。
在这个实验中，我已大体了解数据输入如何输出、数码显示译码器的作用、学会使用数码管的检测及显示译码器的使用和大体上已基本掌握七段显示译码器的设计，此次实验学到了很多东西，使之以后的学习更加的方便。
实验二：运算器一、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输通路。
（5）验证运算功能发生器74LS181的组合功能。
计算机组成原理实验报告
重庆理工大学《计算机组成原理》实验报告学号 __***********____姓名 __张致远_________专业 __软件工程_______学院 _计算机科学与工程二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告一、实验名称基本运算器实验二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109三、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。
四、实验原理：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位运算芯片，左方为高4位运算芯片。
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。
低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出到外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。
为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。
要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。
当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。
为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。
若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。
否则输出高阻态。
数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。
其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。
总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。
控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。
由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。
计算机组成原理实验
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理 通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，它 具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能 都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置 ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上 的数据打入通用寄存器。可通过设置X0、X1来指 定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0-Q7接入判零电路。LED(ZD)亮时，表示当前通用 寄存器内数据为0。
A+B
CN=0，M=0 A+1 (A+B)+1
(A+B) + 1
0
0
AB
B A⊕B A B A +B A⊕B
A+AB (A+B)+AB
A-B-1
AB- 1
A+AB+ 1 (A + B )+ A B +1
A-B
A B
A+AB A+B AB-1 A+A (A+B)+A
(A+B)+A
(A+B)+AB
A+AB+1 A+B+1
一、算术逻辑运算单元实验
4.实验步骤 (2)不带进位位加法 74LS181的M=0，CN=1，S3S2S1S0=1110，则 74LS181工作在无进位位加法运算状态，运算为 F=A加B 本实验中，A=33H，B=55H 应得结果为：F=33H加55H=88H LED显示结果：88H 结果正确？
一、算术逻辑运算单元实验
一、算术逻辑运算单元实验
TD-CMA计算机组成原理与系统结构教学实验系统
TD-CMA计算机组成原理与系统结构教学实验系统价格：3980元TD-CMA计算机组成原理与系统结构教学实验系统是西安唐都科教仪器公司推出的新一代计算机组成原理与系统结构教学的实验设备，该系统与以往的产品相比，主要优点有：．采用了更为先进的计算机部件电路单元，以及更为先进的计算机整机结构设计。
．从部件到整机实验都配有数据通路图实时动态图形调试界面，且都具有单拍、单周期、连续等调试功能；通路图的调试过程也具有保存和回放功能，具有更为优秀的示教效果。
．采用VHDL语言、MAXII系列CPLD器件、以及QuartusII工具来开展设计性的实验，具有更好的实用价值。
．更为灵活、更为实用的时序发生电路和本地操作台设计。
．先进和完善的系统监测和保护电路设计，使实验平台更易于维护和使用。
一、系统的功能和特点1．先进丰富的课程内容使用实时动态图形调试实验方法，进行计算机组成原理的实验教学，比以往各种实验设备增加了并行运算器、Cache高速缓存、CPU设计、外总线接口设计、中断、DMA等实验内容，并可开展CISC、RISC、重叠、流水、超标量等先进计算机系统结构的设计和实验研究。
2．先进设计方法和开发工具采用VHDL语言、ALTREA公司最新MAXII系列CPLD器件和先进设计开发工具QUARTUS II来开展设计性的实验，具有更好的实用价值。
3．先进的实时动态图形调试方式系统为各计算机部件（运算器、存储器、控制器）分别提供了实时动态图形调试工具，使得学生可以轻松了解复杂部件的内部结构和操作方法，并可实时跟踪部件的工作状态。
在模型计算机整机调试的图形调试工具方面，系统除提供数据通路图、微程序流程图二种图形调试方式外，还增加了交互式微程序自动生成和当前微指令功能的模拟、系统调试过程的保存及回放等多种先进和实用的调试功能，这些图形调试方式及功能使得实验过程更为形象直观，好教好学，具有更为优秀的示教效果。
4．先进的运算器部件运算器部件由一片CPLD来实现，内含算术、逻辑和移位三个运算部件，其中移位运算采用桶形移位器，各部件独立并行工作，体现了主流运算器设计思想。
具有基本输入输出功能的总线接口实验
计算机科学与技术系实验报告专业名称课程名称计算机组成原理项目名称具有基本输入输出功能的总线接口实验班级学号姓名同组人员无实验日期一、实验目的与要求实验目的：1、理解总线的概念及其特性2、掌握控制总线的功能和应用相关知识：1、控制各个单元的微命令要清楚2、对数据和地址要分得清楚3、对于数据通路要清楚具体要求：1、输入设备将一个数打入R0寄存器2、输入设备将另一个数打入到地址寄存器3、将R0寄存器中的数写入到当前地址的存储器中4、将当前地址的存储器中的数用LED数码管显示二、实验逻辑原理图与分析2.1 画实验逻辑原理图三、数据通路图及分析(画出数据通路图并作出分析)微命令：IN_B = 0 ， LDR0 = 1 微命令：IN_B = 0 ， LDAR = 1微命令：R0_B = 1 ， CS = 1 ， WR = 1 微命令：R0_B = 1 ， CS = 1 ， RD = 1微命令：R0_B = 1 ， LED_B = 0四、实验数据和结果分析4.1 实验结果数据4.2 结果数据分析本实验的具体数据流程是：先将数据11H打入到R0寄存器中，然后再将该数据在RAM中存放的地址01H打入AR中，然后将11H打入到01H中，然后再将11H从01H中读出并存放到R0寄存器中，然后再从R0寄存器写入到LED中。
所以，最终LED显示的数据是11H。
五、实验问题分析、思考题与小结问题分析本实验中主要产生的问题比如：应该点击4次“但节拍运行”，但有时由于T3时刻产生数据通路，会导致第4次忘记点击。
还有就是对微命令的操作有时可能会产生错误。
产生原因及解决方法：之所以会产生这些问题，主要是因为对这些微命令不理解，还有就是粗心造成的。
后来通过与同学交流讨论，并且在书上做了一些笔记来帮助自己理解记忆，就基本上解决了上面所述问题。
思考题：1、BUS R02、IN_B = 0 , LDAR = 1 , WR = 13、R0_B = 0 , WR = 14、RD = 1 ,5、IN_B IN单元的输出允许LDR0 R0寄存器的输入允许W/R RAM的读写控制CS RAM的片选信号LED_B OUT单元的输出允许W/R(LED) OUT的读写控制6、01H总结:这次的实验接线比较复杂，而且又是第一次实验，所以在第一次实验课的时候比较遗憾没有能够做出本实验，只是对实验的流程、操作有了一个比较全面的了解。
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告一、实验目的1.理解总线与总线接口的概念，了解总线接口的基本输入输出功能。
2.学习使用系统总线进行数据传输的方法。
3.掌握总线接口的基本编程方法。
二、实验原理系统总线是一种计算机系统中实际存在的、能够传输信息的一组导线或卡槽。
实现计算机各个部件间数据传输的功能。
具有高速、可靠、灵活等特点。
总线接口是指计算机中各种扩展设备与主板、芯片等之间连接器的一种电路设计。
总线接口的基本输入输出功能包括数据读取、数据写入、地址读取、地址写入等。
总线接口的编程方法由物理地址访问和逻辑地址访问组成。
物理地址访问是将实际存放数据的地址传递给总线接口，逻辑地址访问是将对应的逻辑地址转化为物理地址然后传递给总线接口。
三、实验器材1.个人电脑2.跑虚拟机的电脑或实机3.开发板或仿真器4.计算机总线卡5.串行通信接口6.实验用数据、程序4.实验步骤1.准备工作(1)将开发板或仿真器连接到计算机，并进行相应的设置。
(2)将计算机总线卡插入计算机的PCI插槽中，并与开发板或仿真器之间进行连接。
(3)将串行通信接口连接至开发板或仿真器的相应引脚上。
2.完成数据传输(1)先进行地址写入和数据写入操作，以确定要传输的数据的位置和内容。
(2)再进行地址读取和数据读取操作，以读取相应位置上的数据。
(3)读取到的数据会被传输到串行通信接口，然后通过串口发送到外部设备。
(4)如果需要，可以重复进行以上操作以进行连续数据传输。
3.编写程序根据实验内容，编写相应的程序实现数据的读取和传输过程，并进行调试和优化。
5.实验结果通过本次实验，我了解了系统总线和总线接口的基本输入输出功能，并学会了总线接口的编程方法。
同时，我也掌握了数据传输的方法，能够熟练地进行数据的读写操作，并能够编写相应的程序进行调试和优化。
6.实验总结通过本次实验，我对系统总线和总线接口的概念有了更深刻的理解，也学会了一些实际应用的技巧。
《计算机组成原理》实验
《计算机组成原理》实验一、实验的性质、任务和基本要求(一)本实验课的性质、任务《计算机组成原理》是计算机科学与技术、网络工程专业的核心专业基础课，本课程旨在培养学生对计算机系统的分析、设计能力，同时为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
实验是巩固课堂教学质量必不可少的重要手段。
本实验课的任务是通过实验进一步加深对计算机各部件组成以及工作原理的掌握，培养学生计算机硬件动手能力。
（二）基本要求1、掌握运算器的基本组成和工作原理；2、掌握半导体存储器的工作原理与使用方法，掌握半导体存储器如何存储和读取数据；3、掌握微程序控制器的组成以及工作过程，掌握用单步方式执行一段微程序以及如何检查每一条微指令正确与否的方法；4、掌握数据传送通路工作原理；5、能够将运算器、微程序控制器和存储器三个部件连机，形成一个基本模型机系统。
同时，掌握机器指令与微指令的关系。
（三）实验学时分配表（表格说明）二、实验教学内容实验一运算器实验一、实验目的：（1）结合学过的有关运算器的基本知识，掌握运算器的基本组成、工作原理。
特别是了解算术逻辑运算单元ALU的工作原理；（2）验证多功能算术单元74181、74182的运算功能；（3）熟悉掌握本实验中运算器的数据传输通路。
二、实验要求（1）预习74181、74182的工作原理及逻辑关系；（2）测量数据要求准确；（3）写出实验报告。
三、实验内容1、实验原理实验中的运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。
运算器的输出经过一个三态门74LS245到ALUO1插座，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。
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计算机科学与技术系
实验报告
专业名称软件工程
课程名称计算机组成原理
项目名称具有基本输入输出功能的总线接口实验
班级 xxxxxxxxxxxxxxx 学号 xxxxxxxxxx 姓名 xxxxx
同组人员
实验日期 2015.4.13
一、实验目的与要求
1.理解总线的概念及其特性。
2.掌握控制总线的功能和应用。
二、实验逻辑原理图与分析
（所应用单板机内部资源及外围接口芯片的核心分析）
由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。
在该实验平台中，外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线，分别为外设提供上述信号。
外部总线和CPU 内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。
地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。
由地址总线的高位进行译码，系统的I/O地址译码原理见图 1-1（在地址总线单元）。
由于使用A6、A7进行译码,I/O地址空间被分为四个区，如表 1-1所示：
图1-1 I/O 地址译码原理图
为了实现对于MEM和外设的读写操作，还需要一个读写控制逻辑，使得CPU 能控制MEM和I/O设备的读写，实验中的读写控制逻辑如图 1-2 所示，由于T3的参与，可以保证写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出。
IOM用来选择是对I/O 设备还是对MEM进行读写操作，IOM=1时对I/O设备进行读写操作，IOM=0时对MEM 进行读写操作。
RD=1时为读，WR=1时为写。
表1-1 I/O 地址空间分配
图1-2 读写控制逻辑
三、数据通路图及分析(画出数据通路图并作出分析)
图1-3 总线传输实验框图
总线传输实验框图如图1-3 所示，它将几种不同的设备挂至总线上，有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。
这些设备都需要有三态输出控制，按照传输恰当有序的控制它们，就可实现总线信息传输。
四、实验数据和结果分析
4.1 实验结果数据
4.2 结果数据分析
通过观察数据流正确无阻，验证了实验接线是正确的。
4.3 实验原理
1、存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，因此需要外部总线提
供数据信号、地址信号以及控制信号。
2、外部总线和 CPU 内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和
对于数据流向的控制。
而地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。
3.为了实现对于 MEM 和外设的读写操作，还需要一个读写控制逻辑，使得 CPU 能
控制MEM和 I/O 设备的读写
4、WR=0，RD=1，IOM=0时 E0 灭，表示存储器读功能信号有效。
WR=1，RD=0，IOM=0）连续按动开关ST，当指示灯显示为 T3 时刻时，E1 灭，表示存储器写功能信号有效。
WR=0，RD=1，IOM=1时，E2 灭，表示 I/O 读功能信号有效。
WR=1，RD=0，IOM=1）时，观察扩展单元数据指示灯，指示灯显示为 T3 时刻时，E3 灭，表示 I/O 写功能信号有效。
5、在接线时为了方便，可将管脚接到CON 单元闲置的开关上，若开关打到1，等效于接到VCC；若开关打到0，等效于接到GND。
五、实验问题分析、思考题与小结
（实验过程中的问题分析、产生的原因以及解决方法；思考题；总结）
在做实验室时，由于电路的连接比较复杂，所以容易出错。
在连电路线时，有些电路接口一端接四个脚，而另一脚得接口只有两个脚，这时听了老师的建议，可以用两脚连接四脚中间的那两个，起到的效果和连接四个脚的效果是一样的。
同时连线时，需要注意两接口的接线顺序是否相同，不相同则会出现问题，同时
这个在出错时不容易寻找。
六、其它
得分（百分制）
实验报告分析评价
课程名称计算机组成原理班级软件工程一班
时间211.04.13
实验名称具有基本输入输出功能的总线接口
实验
实验报告情况分析：
由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。
在该实验平台中，外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线，分别为外设提供上述信号。
外部总线和CPU 内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。