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计算机组成原理 实验教案

计算机组成原理 实验教案. 张杰 靳秀国 杨秦. 实验内容. 实验 1 、熟悉实验环境与时序电路 实验 2 、运算器组成实验 实验 3 、双端口存储器实验 实验 4 、数据通路实验 实验 5 、微程序控制组成实验 实验 6 、 CPU 组成和机器指令实验. SY1-TEC － 4 实验操作台. 六部分组成： 1 ．控制台 2 ．数据通路 3 ．控制器 4 ．用户自选器件试验区 5 ．时序电路 6 ．电源部分. SY1-1 、电源. 电源部分位于左上角： 一个模块电源、 一个电源插座、 一个电源开关 一个红色指示灯

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Presentation Transcript

  1. 计算机组成原理实验教案 张杰 靳秀国 杨秦

  2. 实验内容 • 实验1、熟悉实验环境与时序电路 • 实验2、运算器组成实验 • 实验3、双端口存储器实验 • 实验4、数据通路实验 • 实验5、微程序控制组成实验 • 实验6、CPU组成和机器指令实验

  3. SY1-TEC－4实验操作台 六部分组成： 1．控制台 2．数据通路 3．控制器 4．用户自选器件试验区 5．时序电路 6．电源部分

  4. SY1-1、电源 • 电源部分位于左上角： • 一个模块电源、 • 一个电源插座、 • 一个电源开关 • 一个红色指示灯 • 输出+5V电压，最大负载电流3安培。 • 当电源模块输出+5V时，点亮+5V红色指示灯。

  5. SY1-电源（2） • 系统电源有“地”和“＋5V”电源输出（可以用逻辑笔测试） • 在系统的中间偏右上处有逻辑笔接口，插入逻辑笔，就可以进行逻辑电平高低的测试。 • 注意：在接线的时候要求关闭电源

  6. SY1-2、控制台 • 控制台位于实验系统的下部，主要由若干指示灯和若干拨动开关组成，用于给数据通路置数、设置控制信号、显示各种数据使用 • 数据开关、其他开关 • 地址显示灯、数据显示灯 • 微地址显示灯等 • 其他

  7. SY1-控制台（2） • SW7—SW0 数据开关，直接接到数据通路部分的数据总线DBUS上，用于向数据通路中的器件置数。开关拨到上面位置时输出1，拨到下面位置时输出0。SW7是最高位，SW0是最低位。 • K15—K0 双位拨动开关。开关拨到上面位置时输出1，拨到下面位置时输出0。

  8. SY1-控制台（2） • 数据/指令指示灯D7—D0 8个红色发光二极管。 • 地址指示灯A7—A0 8个绿色发光二极管微 • 地址指示灯_A5—_A0 6个黄色发光二极管。 • 其他指示灯P3、P2、P1、P0、IE、C(微程序控制用，现在不讲)

  9. SY1-控制台（2） • 微动开关CLR#、QD、INTR 这三个微动开关用于产生CLR#、QD、INTR单脉冲使用。 • 单步、单拍、单指开关DB、DP、DZ • DB（单步）、DP（单拍）、DZ（单指）是三种特殊的非连续工作方式。 • 控制台方式开关SWC、SWB、SWA • SWC SWB SWA 工作方式 • 0 0 0 PR，启动程序 • 0 0 1 KRD，读双端口存储器 • 0 1 0 KWE，写双端口存储器 • 0 1 1 KLD，加载寄存器堆 • 1 0 0 KRR，读寄存器堆

  10. SY1-3、数据通路 • 数据通路位于实验系统的中部，采用了数据总线和指令总线双总线形式，使得流水实验能够实现。它还使用了大规模在系统可编程器件作为运算器和寄存器堆，使得设计简单明了，可修改性强。

  11. SY1-数据通路（2） • 运算器ALU（5种运算） －－ISPLS1024(U47) • 多端口通用寄存器堆RF（4个8位寄存器）－－ ISPLS1016(U32) • 双端口存储器－－IDT7132(U36) • DR1、DR2（8位） －－74HC298（U24、 U23 、 U22、U21） • 暂存寄存器ER（U14）－－74HC374 • 开关寄存器SW_BUS(U38)－－74HC244 • 地址寄存器AR1（U37 ）－－GAL22V10 AR2（U27、U28）－－2片74HC298

  12. SY1-数据通路（3） • 程序计数器PC－－GAL22V10（U18） 地址加法器器ALU2－－GAL22V10（U17） 地址缓存器R4－－74HC298（U25、U26） • 指令寄存器IR是－－74HC374（U20） • 中断地址寄存器IAR（U19）－－74HC374

  13. SYI-微程序控制器 控制器位于本实验系统的中上部，产生数据通路操作所需的控制信号。

  14. SY1-用户自选器件实验区

  15. SY1-实验目的 • 熟悉TEC-4计算机组成原理实验台的整机工作原理和结构。 • 掌握TEC-4实验台上各类插孔信号的含义和作用。 • 掌握时序电路的工作原理、实验台中时序信号的产生和测试。 • 初步掌握实验台中控制台部分的操作与逻辑测试笔的使用。

  16. SY1-实验任务（1） • 1、熟悉实验台的工作原理与结构。 • 2、了解本实验台提供给数据总线DBUS的信号源有哪些，为什么数据总线DBUS（或者其它任何总线）在任一时刻，最多只能有一个数据源向它输出？

  17. SY1-实验任务（2） • 3、用导线把ALU-BUS、LRW接GND， 把RS-BUS#、IAR-BUS#接VCC，SW-BUS接K1， • 1）置IR/DBUS开关于DBUS位置，当K1为0时，改变SW7-SW0的设置，观察数据指示的状态；当K1为1时，改变SW7-SW0的设置，观察数据指示的状态；记录有何区别。 • 2)用逻辑测试笔测量VCC、GND、K1-K10（上下拨动）的指示灯状态。以及观察按微动开关CLR#、QD、INT时，逻辑测试笔指示的状态变化情况。

  18. SY1-实验任务（3） • 4、正确设置DB、DP、DZ这三个双位开关，使时序发生器分别工作于单步、单拍、单指、连续工作状态，用双踪示波器观测时序发生器的输入输出信号：MF，W1—W4，T1—T4。比较相位关系，并画出其波形，并标注测量所得的脉冲宽度。测量时须将TJ1接低电平，DB、DZ、DP开关均置为0状态，然后按QD按钮，则连续产生T1、T2、T3、T4、W1、W2、W3、W4。

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