计算机软件及应用计算机组成原理实验指导书修订版1.doc

计算机组成原理实验指导书目 录目 录 I第一部分 基本单元实验 1 1.1算术逻辑运算实验 1 一、实验目的 1二、实验内容 1 三、实验仪器 1 四、实验原理 1 五、实验步骤 2 六、实验报告 4 七、实验思考题 4 1.2进位控制实验 5 一、实验目的 5 二、实验内容 5 三、实验仪器 5四、实验原理 5 五、实验步骤 6 六、实验报告 7 七、实验思考题 7 1.3移位运算实验 8 一、实验目的 8二、实验内容 8 三、实验仪器 8四、实验原理 8 五、实验步骤 8 六、实验报告 9 七、实验思考题 9 1.4 乘法器设计实验 10 一、实验目的 10 二、实验内容 10三、实验仪器 10四、实验原理 10 五、实验步骤 11 六、实验报告 12 七、实验思考题 12 1.5存储器实验 13一、实验目的 13二、实验内容 13三、实验仪器 13四、实验原理 13 五、实验步骤 14六、实验报告 15 七、实验思考题 15 1.6 总线控制实验 16 一、实验目的 16 二、实验内容 16 三、实验仪器 16 四、实验原理 16 五、实验步骤 16六、实验报告 18 七、实验思考题 18 1.7 时序实验 19一、实验目的 19 二、实验内容 19 三、预备知识 19 四、实验仪器 19 五、实验原理 19 六、实验步骤 20 七、实验报告 21 八、实验思考题 211.8 微程序控制器的组成与微程序设计实验 22 一、实验目的 22二、实验内容 22三、实验仪器 22四、实验原理 22五、实验步骤 23 六、实验报告 27 七、实验思考题 27 1.9 硬布线控制器设计实验 28 一、实验目的 28 二、实验设备 28 三、实验内容 28 四、实验原理 28五、实验步骤 30 六、实验报告 30 七、思考题 30 第二部分 综合实验 312.1基本模型机实验 31一、实验目的 31二、实验内容 31 三、实验仪器 31 四、实验原理 31 五、实验步骤 35 六、实验报告 38七、实验思考题 382.2移位运算模型机实验 39 一、实验目的 39 二、实验内容 39 三、实验仪器 39 四、实验原理 39五、实验步骤 39 六、实验报告 44七、实验思考题 44 2.3复杂模型机实验 45 一、实验目的 45 二、实验内容 45 三、预备知识 45 四、实验仪器 46 五、实验原理 46 六、实验注意事项 47 七、实验步骤 47 八、实验报告 52 九、实验思考题 52 2.4 可重构原理计算机的组成实验 53 一、实验目的 53 二、实验内容 53 三、实验仪器 53 四、实验原理 53 五、实验步骤 55 六、实验报告 56 七、实验思考题 56 第三部分 扩展板实验 57 3.1扩展8255并行口实验 57 一、实验目的 57 二、实验内容 57 三、实验仪器 57 四、实验原理 57 五、实验步骤 59 六、实验报告 62 七、实验思考题 62 3.2扩展8253定时器/计数器实验 63 一、实验目的 63 二、实验内容 63 三、实验仪器 63四、实验原理 63 五、实验步骤 64 六、实验报告 66 七、实验思考题 66 3.3 8259中断控制器实验 67 一、实验目的 67 二、实验内容 67 三、实验仪器 67 四、实验原理 67 五、实验步骤 70 六、实验报告 73 七、实验思考题 73 附录1 实验用芯片介绍 74附录2 联机软件操作说明 83 附录3 MAX+PLUSII软件使用说明 87 附录4 模块布局图 130 - - 4 - - 第一部分 基本单元实验1.1算术逻辑运算实验一、实验目的 1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。

2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能二、实验内容运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算 三、实验仪器1、ZY15CompSys12BB 计算机组成原理及系统结构教学实验箱 一台2、排线 若干四、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容图1-l 运算器数据通路图图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。

按动微动开关START，即可获得实验所需的单脉冲五、实验步骤l、按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）图1-2 算术逻辑运算实验接线图2、 用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：首先使各个控制电平的初始状态为： CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将控制台单元的开关SP03打在“STEP”,SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行 上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T4的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关START来产生的置数完成以后，检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（SW_G=1），打开ALU输出三态门（ALU_G=0），使ALU单元的输出结果进入总线。

当设置S3、S2、S1、S0、M、CN的状态为111111时，数据单元的指示灯显示DR1中的数；而设置成101011时，数据单元的指示灯显示DR2中的数，然后将指示灯的显示值与输入的数据进行对比3、 验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）74LS181的功能见表1-1，可以通过改变S3 S2 S1 S0 M CN的组合来实现不同的功能，表中“A”和“B”分别表示参与运算的两个数，“+”表示逻辑或，“加”表示算术求和表1-1 74LS181功能表S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）CN=1无进位CN=0有进位0000F=F=A加1F=0001F=F=（）加1F=0010F=F=（）加1F=0011F=0减1F=0F=0100F=加F=加加1F=0101F=（）加F=（）加加1F=0110F=减减1F=减F=0111F=减1F=F=1000F=加F=加加1F=1001F=加F=加加1F=1010F=（）加F=（）加加1F=1011F=减1F=F=1100F=加F=加加1F=11101F=（）加F=（）加加1F=1110F=（）加F=（）加加1F=1111F=减1F=F=通过前面的操作，我们已经向寄存器DR1写入C2H，DR2写入44H，即A=C2H，B=44H。

然后改变运算器的控制电平S3 S2 S1 S0 M CN的组合，观察运算器的输出，填入表1-2中，并和理论值进行比较、验证74LS181的功能表l-2 运算器功能实验表DR1DR2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）CN=1无进位CN=0有进位C2440000F=11000010F=11000011F=00111101C2440001F=11000110F=11000111F=00111001C2440010F=11111011F=11111100F=00000100C2440011F=11111111F=00000000F=00000000C2440100F=01000100F=01000101F=10111111C2440101F=01001000F=01001001F=10111011C2440110F=01111101F=01111110F=10000110C1430111F=10000001F=10000010F=10000010C1431000F=00000010F=00000010F=011111001C1431001F=00000110F=00000111F=01111001C1431010F=00111011F=00111100F=01000100C1431011F=00111111F=01000000F=01000000C1431100F=10000100F=10000101F=11111111C1431101F=10001000F=10001001F=11111011C1431110F=10111101F=10111110F=11000110C1431111F=11000001F=11000010F=11000010注：连线时应注意 表示两个引脚是导通的，指同一个信号； 表示两个引脚没有导通，指两个不同的信号(以后均不再说明) 。

六、实验报告1、完成实验步骤2，在显示结果后将指示灯显示的值与输入的数据进行比较；2、完成实表1－2，比较。