计算机组成原理(总线实验)
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。
⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。
计算机组成原理实验
DR1 65
DR2 A7
S3S2S1S0 0000
M=0 Cn=1 Cn=0
M=1
0001
0010 0110 1000 1001 1011 1101
1111
运算器实验原理图
实验线路
74LS181功能表
注意: F=A+B 不带进位加 F=A加B 带进位加
实验二
一、实验目的
存储器实验
了解静态存储器的工作原理
注:
A7…A0 => AD7…AD0
写存储器
读存储器
实验三
一、实验目的
微程序控制器实验
学习微程序的编写方法，了解微程序控制的实现过程 二、实验设备 TDN-CM++实验仪一套、PC机一台 三、实验内容
要求编写以下五条指令的微程序，在数据通路图中 观察执行过程
1、IN R0 INPUT →R0
2、OUT [ADDR]
02
03 04 05 06 07
00C043
01ED84
RAM →IR
PC →AR，PC+1 →PC RAM →AR RAM →DR1 R0 →DR2
*****3
DR1+DR2->R0
六、实验线路
注: 从实验箱手动输入微码时 : UA5…UA0 => MA5…MA0 从电脑输入微码时 : UA5… UA0 =源自 SE6…SE1微指令格式
WE A9 A8 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1
INPUT RAM读 RAM写 LED 无
S3-S0,M,Cn是运算器74LS181的运 算控制（看P16)； UA5-UA0是下一条微指令地址.
计算机组成原理数据通路实验报告
计算机组成原理数据通路实验报告计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告实验一基本运算器实验一、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. 深刻理解运算器的控制信号二、实验设备PC机一台、TD-CMA实验系统一套三、实验原理1. (思考题)运算器的组成包括算数逻辑运算单元ALU（Arithmetic and Logic Unit）、浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）、通用寄存器组、专用寄存器组。
①算术逻辑运算单元ALU （Arithmetic and Logic Unit）ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与或非异或）以及移位操作。
在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。
通常ALU由两个输入端和一个输出端。
整数单元有时也称为IEU（IntegerExecution Unit）。
我们通常所说的“CPU 是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。
②浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。
有些FPU还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。
③通用寄存器组通用寄存器组是一组最快的存储器，用来保存参加运算的操作数和中间结果。
④专用寄存器专用寄存器通常是一些状态寄存器，不能通过程序改变，由CPU自己控制，表明某种状态。
而运算器内部有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，逻辑运算部件由逻辑门构成，而后面又有专门的算术运算部件设计实验。
下图为运算器内部原理构造图2. 运算器的控制信号实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。
T4由时序单元的TS4提供（脉冲信号），其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。
控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。
计算机组成原理实验2.1总线与寄存器
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1，#SW_BUS=0；启动仿 真，通过拨码开关送入总线BUS任意八位二进制数，赋值 74LS194的输入端D0D1D2D3。按照后页的逻辑功能表置位 74LS194的MR、S1、S0 、SL、SR端，观察并记录CLK端上升 沿和下降沿跳变时刻输出端Q0Q1Q2Q3的状态。
2) 令#SW_BUS=0，三态门74LS244导通，记录BUS总线上的数 据，与总线BIN相比较：
BUS_7 BUS_6 BUS_5 BUS_4 BUS_3 BUS_2 BUS_1 BUS_0 BUS总线
单位D触发器：74LS74 四位D触发器：74LS175
D触发器逻辑功能 表
【2】D触发器实验（一Fra bibliotek总线与寄存器 实验 电路图
三态门74LS244
拨码开关与总线缓冲器（注意观察74LS244左右电平）
【1】总线实验
实验步骤：
1) #SW_BUS = #R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1；启动仿真， 手动拨码开关在总线DIN上置位数据0x55。比较拨码开关 所在的总线DIN与总线BUS上的数据。
实验步骤：
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1， #SW_BUS=0，启动 仿真，手动拨码开关输入数据到BUS总线，改变74LS74的 D端（即BUS总线的BUS_0）状态，按照后页逻辑功能表置 位74LS74的#Sd端、#Rd端，观察并记录CLK端上升沿 、 下降沿跳变时刻的Q端和#Q端状态。
的0xAA数据存入DR。观察寄存器74LS273的输出端。 6) 再令#R0_BUS=1；观察寄存器74LS374的输出端，请比较器
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验目的，通过本次实验，深入了解计算机组成原理的相关知识，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理。
实验一，逻辑门电路实验。
在本次实验中，我们学习了逻辑门电路的基本原理和实现方法。
逻辑门电路是计算机中最基本的组成部分，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算，如与门、或门、非门等。
在实验中，我们通过搭建逻辑门电路并进行实际操作，深入理解了逻辑门的工作原理和逻辑运算的实现过程。
实验二，寄存器和计数器实验。
在本次实验中，我们学习了寄存器和计数器的原理和应用。
寄存器是计算机中用于存储数据的重要部件，而计数器则用于实现计数功能。
通过实验操作，我们深入了解了寄存器和计数器的内部结构和工作原理，掌握了它们在计算机中的应用方法。
实验三，存储器实验。
在实验三中，我们学习了存储器的原理和分类，了解了不同类型的存储器在计算机中的作用和应用。
通过实验操作，我们进一步加深了对存储器的认识，掌握了存储器的读写操作和数据传输原理。
实验四，指令系统实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的指令系统，了解了指令的格式和执行过程。
通过实验操作，我们掌握了指令的编写和执行方法，加深了对指令系统的理解和应用。
实验五，CPU实验。
在实验五中，我们深入了解了计算机的中央处理器（CPU）的工作原理和结构。
通过实验操作，我们学习了CPU的各个部件的功能和相互之间的协作关系，掌握了CPU的工作过程和运行原理。
实验六，总线实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的总线结构和工作原理。
通过实验操作，我们了解了总线的分类和各种总线的功能，掌握了总线的数据传输方式和时序控制方法。
结论：通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理的相关知识，掌握了计算机硬件的基本组成和工作原理。
通过实验操作，我们加深了对逻辑门电路、寄存器、计数器、存储器、指令系统、CPU和总线的理解，为进一步学习和研究计算机组成原理奠定了坚实的基础。
希望通过不断的实践和学习，能够更深入地理解和应用计算机组成原理的知识。
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
计算机组成原理——存储器和总线实验
实验六存储器和总线实验一、实验目的熟悉存储器和总线组成的硬件电路。
二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，利用存储器和总线传输数据三、实验内容实验原理图如下（省略图）：（1）实验原理按照实验所用的半导体静态存储器电路图进行操作，该静态存储器由一片6116（2K x 8）构成，其数据线（D0-D7）已和数据总线（BUS-DISP UNIT）相连接，地址线由地址锁存器（74LS273）给出，该锁存器的输入已连接至数据总线。
地址A0-A7与地址总线相连，显示地址内容。
数据开关经一三态门（74LS245）已连接至数据总线，分时给出地址和数据。
因为地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10本实验装置已接地，其容量为256字节。
6116有三根控制线：/CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线）。
当片选有效（/CS=0）时，同时OE=0时，（WE=0）时进行读操作。
本实验中将OE引脚接地，在此情况下，当/CS=0、WE=1时进行写操作，/CS=0、WE=0时进行读操作，其写时间与T3脉冲宽度一致。
实验时T3脉冲由“单步”命令键产生，其他电平控制信号由二进制开关模拟，其中/CE(存储器片选信号)为低电平有效，WE为写/读（W/R）控制信号，当WE=0时进行读操作、当WE=1时为写操作。
（2）实验步骤1、控制信号连接：位于实验装置右侧边缘的RAM片选端（/CE）、写/读线、（WE）、地址锁存信号（LDAR）与位于实验装置左上方的控制信号（/CE、WE、LDAR）之间对应相连接。
位于实验装置左上方CTR-OUT 的控制信号（/SW-B）与左下方INPUT-UNIT(/SW-B)对应相连接。
具体信号连接：/CW,WE,LDAR,/SW-B2、完成上述连接，仔细检查无误后方可进入本实验。
在闪动上的“P.”状态下按动增址命令键，使LED显示自左向右第一位显示提示符“H”，表示本装置已进入手动单元实验状态。
计算机组成原理实验报告(四个实验 图)
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
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WE=0 关R0三态门 关存储器
CE=0 存储器输出到LED 显示
LEDB=0 OUTWR=0
将存储器的内容输出到LED上 上 将存储器的内容输出到
实验二 系统总线
• 实验注意事项 1. 实验初始状态： 初始状态设为：关闭所有三态门（SWB=1，CE=1，R0B=1， LEDB=1），其它控制信号为LDAR=0，LDR0=0，WE=0， OUTWR=1。 2. 为正脉冲，用拨动开关设置：初始为“0”然后置“1”再置 “0” 。 3. 注意各部件单元的控制信号同微地址输入开关之间的对应关 系。 4. 总清开关（LCLR）应为“1”，不能为“0”，为“0”时，地 址总线上的数据永远为00H。 5. J1-J12保留，跳左，其它的跳线器全部拔掉。
• 总线仲裁 为了有效地进行部件间的通信，必须要有一 个总线控制机构对总线进行合理的分配和管理， 否则会造成争用局面，从而毁坏系统。当部件要 使用总线，就得先向总线仲裁机构发出请求，而 在同一时刻，也可能有多个部件发出请求，总线 仲裁机构就会根据一定的原则和优先顺序来决定 哪个部件可以使用总线。 • 总线仲裁方式有：集中式和异步式。
实验二 系统总线
• 实验步骤
（1）送数据63到寄存器R0； （2）数据20送地址寄存器； （3）然后将R0寄存器中的数送入 存储器； （4）将存储器的内容输出到LED 上显示，
实验二 系统总线
KD7-KD0 01100011 数据开关置数 SWB=0 LDR0= 开输入三态门 存入寄存器R0
送数据63到寄存器 送数据 到寄存器R0 到寄存器
•
•
•
实验二 系统总线
• 本次实验所需用线 3根8芯接线，4根单芯线。
实验二 系统总线
• 实验接线 1、REGBUS连EXJ2； 2、EXJ1连BUS1,MBUS连BUS2； 3、跳线器SWB、LDAR、CE、We拨在左边（手 动位置）； 4、用单芯线连接J13（中间端LDR0）到UJ2最右 端，J14（中间端R0B）到UJ2右端第二针，J18 （中间端OUTWR）连UJ2右端第三针，J24（中间 端LEDB）连UJ2右端第四针，即UA0控制LDR0、 UA1控制R0B、UA2控制OUTWR、UA3控制LEDB。 5、J1-J12保留，跳左，拔掉其它全部的跳线器。
实验前知识
• 总线的两个特点： 分时与共享 分时 是指同一总线在同一时刻，只能有一个部件 占领总线发送信息，其他部件要发送信息得在该 部件发送完并释放总线后才能申请使用，但同一 时刻可以有多个部件接收信息。 共享 是指在总线上可以挂接多个部件，它们都可 以使用这一信息通路来和其他部件传输信息。
实验前知识
计算机组成原理实验
西工大软件学院 李易
实验前知识
• 总线的基本概念 总线是计算机系统的重要组成部分，它将各个部 件连接在一起组成计算机系统，并为部件之间信息 传送提供公共的信息通路。 • 总线的组成 总线是由传输线（地址总线、数据总线、控制总 线）、总线接口和总线仲裁部件三部分构成。 • 常用的总线 常用的总线有ISA，EISA ， MCA ， SCSI ， VL-BUS ，PCI等 。
实验二 系统总线
• 实验目的 1. 理解总线的概念及其特征 2. 掌握总线传输控制特性 • 实验内容 根据挂在总线上的几个基本部件，设计一个简单的流程： （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。
实验二 系统总线
• • U51 74LS245 三态门 SW-B 门控信号，低有效 U37 74LS273 地址寄存器 LDAR 地址寄存器门控信号，高有效 T3 正向脉冲时，可锁存地址 U52 6264 主存储器单元 WE 读写信号 CE 存储器片选信号，低有效 寄存器单元 R0-B R0寄存器片选信号 LDR0 保存总线上的数据 数码管显示单元LED LED-B 数码管选择信号 W/R 总线上的数据显示在数码管上
实验二 系统总线
• 实验思考题 将实验一中某一存储单元中的数据显示在数 码管上。
KD7-KD0 00100000 数据开关置数 SWB=0 LDAR= 开输入三态门 存入寄存器AR
数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20送地址寄存器 数据 送地址寄存器
SWB=1 R0B=0
关输入三态门 开R0三态门
CE=0 WE=1
R0寄存器的数存入存储 器RAM
R0寄存器中的数送入存储器 寄存器中的数送入存储器
CE=1 R0B=1
实验二 系统总线
• 实验原理图
存储器的读写信 号
总线
SW-B LDAR CE WE LED-B W/R R0-B LDR0
总线上的数据显示 在数码管上 保存总线数据
数据输 入开关
地址寄 存器AR
存储器RAM
数码管显示
R0寄存器
实验二 系统总线
• 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。 • 注意传输线的方向性，单向还是双向，单 向线箭头的指向。