《计算机组成原理》实验课教学指导书

计算机组成原理实验指导书I《计算机组成原理》实验课教学指导书前言《计算机组成原理》是计算机和计算机类专业的主干必修课之一。它以层次结构的观点，以信息加工、处理为主线，讨论了计算机的一般结构及工作原理。通过教学使学生掌握计算机硬件系统中各大部件的组成原理、逻辑实现方法及互联成整机的技术。《计算机组成原理》是一门有很强的实践性课程。在教学中应该既重视课堂理论教学又应重视实验实践教学。在实验中通过动手，促进动脑，加强学生对计算机各大部件组成原理的理解，掌握数据信息和控制信息的流向和控制的时序。从而达到培养学生设计、调试和开发计算机系统的能力。《计算机组成原理实验指导书》是计算机科学与技术专业计算机组成原理课程的实验教材。目的在于加强学生的基本实验技术和工程设计技术的训练，培养和提高学生的基本操作技能和实际动手能力，使学生掌握计算机硬件及系统中各大部件的组成原理、逻辑实现、设计方法及互连构成整机的技术；培养学生在硬件系统的分析、设计、开发、使用和维护方面的能力。根据实验大纲要求，共包含7个实验。通过这7个实验，使学生对计算机的运算器、控制器、存储器、I/O接口的结构和组成原理有个清楚地认识，并掌握中断的原理和中断接口的结构。计算机组成原理实验指导书II目录实验一累加器实验...............................................1实验目的.....................................................1实验原理.....................................................1实验步骤.....................................................1实验要求.....................................................2实验二半导体存贮器RAM实验.....................................3实验目的.....................................................3实验原理.....................................................3实验内容.....................................................3实验连线.....................................................4实验步骤.....................................................4实验要求.....................................................4实验三微控制器地址,控制,数据总线读时序实验.....................5实验目的.....................................................5实验原理.....................................................5实验内容.....................................................5实验连线.....................................................5实验步骤.....................................................5实验四微控制器地址、控制、数据总线写时序实验...................7实验目的.....................................................7实验原理.....................................................7实验内容.....................................................7实验连线.....................................................7实验步骤.....................................................7实验五微控制器取指令实验.......................................8实验目的.....................................................8实验原理.....................................................8实验内容.....................................................8实验连线.....................................................8实验步骤.....................................................8实验六微控制器指令组成实验....................................10实验目的....................................................10实验原理....................................................10计算机组成原理实验指导书III实验内容....................................................10实验连线....................................................10实验步骤....................................................10实验七微控制器执行指令实验...................................12实验目的....................................................12实验原理....................................................12三.实验内容................................................13四.实验连线................................................13五实验方法.................................................13附录一实验要求................................................15附录二实验成绩的考核与评定办法................................16附录三实验项目设置与内容......................................19计算机组成原理实验指导书1实验一累加器实验实验目的了解累加器的用途。实验原理运算器是CPU的一个主要部件，它通常由算术逻辑单元和一些寄存器组成。算术逻辑单元是对操作数进行算术运算和逻辑运算，通常配有的寄存器有：数据暂存器,缓冲器,累加器及各种标志触发器组成的状态器。我们这个实验系统的累加器部件内含一个16位的算术逻辑单元，四个16位数据暂存器，一个16位状态存贮器,累加器的内部结构示意图如下：实验步骤1．接通实验系统电源,此时实验系统正常则在监控LED上显示”E1”;2．按”Enter”选择实验1;3．输入4位16进制加数1后按”Enter“,此时数据总线LED上显示加数1的值;4．输入4位16进制加数2后按”Enter“,此时数据总线LED上显示加数2的值;5．再按”Enter“,数据总线LED上显示累加器加法运算的结果,监控LED也显示累加器加法运算的结果,此时按”Enter“,返回实验一”E1”.暂存器B暂存器AALU数据缓冲器16BitsBusJD0—JD15计算机组成原理实验指导书2实验要求1．认真写出预习报告，包括实验用的全部数据，实验操作步骤等。2．实验之后写出实验报告，包括实验过程中遇到的问题，解决方法，实验后的心得体会及对该次实验的建议与意见。计算机组成原理实验指导书3实验二半导体存贮器RAM实验实验目的1．掌握静态RAM的存取方法。2．熟悉所实验RAM器件的性能。3．深入理解计算机内存储器的功能、组成知识。4．深入地学懂静态存储器芯片的读写原理，思考并对比静态和动态存储器芯片在特性和使用场合等方面的同异之处。实验原理1．实验器件6264的逻辑功能CS1CS2WRRDI/o操作H任意任意任意高阻未选中LHLHH写”1”LHLHL写”0”LHHL输出数据读2．读操作时序ADDRCERDDATA3．写操作时序ADDRCEWRDATA实验内容给实验芯片6264的指定单元写入数据并读出显示，两片6264芯片，一片计算机组成原理实验指导书4存贮高八位数据,另一片存贮低八位数据。实验连线1．地址发生器的JA0-JA15连接到存贮器电路的A0-A15上;2．地址发生器内的WR,RD信号连接到存贮器电路的MRD和MWR上;3．地址译码电路的MEMCSL.MEMCSH连接到存贮器电路的CSL和CSH上;4．存贮器电路的D0-D15连接到运算器模块的JD0-JD15上.5．D0-D15连接到L1-L16LED指示灯实验步骤1．接通实验系统电源,此时实验系统正常,则在监控LED上显示”E1”。2．按“NEXT“键，选择”E2”，进入实验2;按”Enter”。按”Next”可选择”E21”或”E22”实验。3．选择”E21”，进入存贮器写实验。4．输入4位16进制存贮器地址，地址有效范围0-3FFFH，在地址LED上显示地址。5．输入4位16进制存贮器数据,在数据LED上显示数据。6．选择”E22”进入存贮器读实验。7．输入4位16进制存贮器地址，地址有效范围0-3FFFH，按”Enter”之后，地址LED上显示地址，数据LED上显示数据。实验要求1．6264芯片的容量是多少？本实验中存储器是怎样扩展的？地址范围应该是多少？2．写入的数据和读出的数据一样吗？为什么？画出芯片连接图。计算机组成原理实验指导书5实验三微控制器地址,控制,数据总线读时序实验控制器部件是计算机的五大功能部件之一,其作用是向整机每个部件(包括控制器本身)提供协同运行的需要的控制信号.因而,控制器在计算机组成原理过程中是非常重要的内容,但学生在学习过程中,对其工作原理却常常感到难以理解.教师在讲述这一部分内容时,也常常觉得难以叙述清楚,通过本实验,轻而易举的解决了这一问题。实验目的1．了解微控制器在时钟作用下的读时序。2．了解读时序时地址、控制、数据总线的相互关系。3．了解微控制器指令执行的过程。4．分析指令执行对寄存器的影响。实验原理微控制器在数据总线上进行数据读时，先由地址发生器产生地址，数据进入有效状态，然后RD信号有效，最后外部数据通过数据总线进入ALU内。实验内容让微控制器从任一地址完成一次读操作，观察地址发生器，ALU单元的LED和CLK、RD信号的变化及计算机显示器的波形变化。实验连线16个数字量输入开关电路K1-K16，连接到ALU单元的JD0-JD15。实验步骤1．接通实验系统电源，此时实验系统正常则在监控LED上显示”E1”；按”Next”键，选择”E3”，进入实验3。2．选择”E3”进入存贮器读实验；输入4位16进制存贮器地址，地址有效范围0-3FFFH，在地址LED上显示地址；计算机组成原