DVCCC8JH計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)print

1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)李翠玉 主編沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)2010年8月前 言計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是工程性、技術(shù)性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的一門(mén)課程，不僅在開(kāi)展理論教學(xué)中講授計(jì)算機(jī)的基本組成與工作原理的基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還要重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以訓(xùn)練學(xué)生一定的硬件實(shí)踐動(dòng)手能力。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)是利用中大規(guī)模集成電路等器件，對(duì)組成計(jì)算機(jī)的各相關(guān)部件進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)、連線(xiàn)及測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)各部件的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)器件的選擇及連線(xiàn)、編譯、仿真等工作后，對(duì)于設(shè)計(jì)出的各個(gè)部件進(jìn)行正確性測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)在課程教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上提出基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和深度更廣、綜合性更強(qiáng)的設(shè)計(jì)性實(shí)

2、驗(yàn)，要求學(xué)生通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證運(yùn)算器的算術(shù)邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作和寄存器、存儲(chǔ)器、外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送通路等內(nèi)容。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中給出設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思路，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)和調(diào)試，獨(dú)立完成，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)的組成原理和指令在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行過(guò)程的理解，學(xué)生可體驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)模型的方案、通過(guò)微指令、微程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的基本功能、不斷調(diào)試最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求的全過(guò)程。課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的目的是幫助學(xué)生系統(tǒng)地掌握計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器、寄存器、譯碼電路、存儲(chǔ)器、和存儲(chǔ)微指令的控制存儲(chǔ)器等硬件組成的相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)融會(huì)貫通的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生在實(shí)際操作中加深對(duì)計(jì)算機(jī)硬件組成與設(shè)計(jì)、指令的調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等多方面的技

3、能，同時(shí)訓(xùn)練一定的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力。也使學(xué)生系統(tǒng)科學(xué)地受到分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的訓(xùn)練，制定了一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。本書(shū)由李翠玉主編，由于作者水平有限，加之時(shí)間緊迫，書(shū)中難免有疏漏之處，請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。 作 者 2010年8月目 錄dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)概述1第二章 調(diào)試軟件簡(jiǎn)介5實(shí)驗(yàn)一 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)8實(shí)驗(yàn)二 帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)14實(shí)驗(yàn)三 16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)四 移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)26實(shí)驗(yàn)五 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)30實(shí)驗(yàn)六 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)35實(shí)驗(yàn)七 微控制器實(shí)驗(yàn)38第一章 dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)概述一、dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)簡(jiǎn)介dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)是江蘇啟動(dòng)

4、計(jì)算機(jī)公司研制的。dvcc實(shí)驗(yàn)機(jī)能很好地完成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)各功能部件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，它包括運(yùn)算器部件、控制器部件、主存儲(chǔ)器部件、總線(xiàn)和幾種最重要的外設(shè)接口實(shí)驗(yàn)，包括中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口等，在相應(yīng)軟件的配合下，將各功能部件有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，完成計(jì)算機(jī)整機(jī)的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)它能體現(xiàn)出重要教學(xué)內(nèi)容、能完成主要教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。在基本系統(tǒng)上支持多項(xiàng)擴(kuò)展功能，它包括一個(gè)在系統(tǒng)大規(guī)?？删幊唐骷?，一個(gè)并行接口電路。dvcc系列實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可支持高級(jí)與初級(jí)兩個(gè)層次上兩種方式的實(shí)驗(yàn)，高層次的實(shí)驗(yàn)方式是指dvcc系列機(jī)與pc微機(jī)連起來(lái)運(yùn)行，可以動(dòng)態(tài)顯示整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)流的流向和當(dāng)前的各種參數(shù)；初級(jí)實(shí)驗(yàn)方式是指不接任何計(jì)

5、算機(jī)外圍設(shè)備，只用dvcc系列機(jī)上的開(kāi)關(guān)、按鍵及指示燈、數(shù)碼管顯示器等操作，控制實(shí)驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行，同時(shí)顯示運(yùn)行的結(jié)果。二、dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)硬件技術(shù)指標(biāo)1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的字長(zhǎng)為8位、16位兼容設(shè)計(jì)。可進(jìn)行16位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)。 2、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本指令系統(tǒng)類(lèi)pc 機(jī)，有多種指令格式，多種尋址方式。 3、主存儲(chǔ)器采用8k字節(jié)靜態(tài)存儲(chǔ)器6264，用于存放用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)。 4、由4片4位的算術(shù)邏輯單元功能發(fā)生器級(jí)聯(lián)而成16位運(yùn)算器。另配有一個(gè)雙向通用移位/寄存器，以實(shí)現(xiàn)邏輯移位功能。 5、控制器采用微程序方案實(shí)現(xiàn)，控存字長(zhǎng)為24位，可用最大容量為1024字節(jié)，且用電可擦寫(xiě)的e2rom存儲(chǔ)器芯片組成，支

6、持動(dòng)態(tài)微程序設(shè)計(jì)。 6、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上配有一個(gè)rs232串行接口，能直接與微機(jī)相連，在軟件的配合下，完成全部的部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)組成實(shí)驗(yàn)。 7、作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分：（1）主板上擴(kuò)展有一個(gè)6000門(mén)cpld器件，以實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)原理計(jì)算機(jī)組成設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力；（2）擴(kuò)展有并行i/o口8255、定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253，便于學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)i/o口擴(kuò)展方法；（3）配有萬(wàn)能接線(xiàn)板組成的通用實(shí)驗(yàn)板。 8、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作頻率源由555時(shí)基電路和74ls123可再觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器組成產(chǎn)生，頻率范圍為330hz580hz。 9、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上裝有24個(gè)微程序輸入開(kāi)關(guān)，16個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)，18個(gè)控

7、制開(kāi)關(guān)，2個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)和2位七段數(shù)碼管以及多個(gè)發(fā)光二極管等。在不接入計(jì)算機(jī)的情況下能在手動(dòng)方式下完成全部部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)組成實(shí)驗(yàn)。而且數(shù)據(jù)的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習(xí)慣。 10、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)須采用總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，使實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等諸多優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要少些接線(xiàn)即可。 三、dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理系統(tǒng)軟件性能1、獨(dú)創(chuàng)的查錯(cuò)功能，通過(guò)上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)顯示硬件運(yùn)行情況，錯(cuò)誤定位一目了然。 2、代碼程序、微程序直接屏幕編輯。 3、微程序動(dòng)作屏幕上直接解釋?zhuān)寣W(xué)生充分理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與軟件的結(jié)合點(diǎn)。 4、實(shí)驗(yàn)原理、目的、內(nèi)容和動(dòng)態(tài)調(diào)試軟件集成于一體，計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序

8、運(yùn)行流程彩色動(dòng)態(tài)顯示，直觀(guān)生動(dòng)，便于多媒體教學(xué)。 5、提供雙通道虛擬示波器，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)的觀(guān)察，以便在設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)分析排除故障，這樣，可以減少實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備的投入，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的綜合利用率。四、dvcc系列計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖dvcc系列實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖如圖1所示。從圖1中可看到，dvcc系列實(shí)驗(yàn)機(jī)為學(xué)生提供了運(yùn)算器alu、寄存器堆模塊、指令部件模塊、內(nèi)存模塊、微程序模塊、啟停和時(shí)序電路模塊、控制臺(tái)控制模塊以及擴(kuò)展模塊。各功能模塊的輸出均通過(guò)三態(tài)器件，部分模塊間的總線(xiàn)已連好，另一部分模塊的總線(xiàn)學(xué)生可按需要連接。各模塊所用的控制線(xiàn)全部用跳線(xiàn)器跳接，簡(jiǎn)單方便。i/o擴(kuò)展區(qū)擴(kuò)

9、展數(shù)據(jù)輸出顯示總線(xiàn)數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)輸入并顯示微地址控制微地址顯示微地址輸入微程序模塊啟動(dòng)運(yùn)行手動(dòng)脈沖編程寫(xiě)讀運(yùn)行單步運(yùn)行方式停止運(yùn)行控制swcswa總清外部總線(xiàn)內(nèi)部總線(xiàn)程序ramrs232串行通信口低8位運(yùn)算器地址總線(xiàn)顯示24個(gè)微程序輸入開(kāi)關(guān)高8位運(yùn)算器部分信號(hào)控制開(kāi)關(guān)手動(dòng)、自動(dòng)切換跳線(xiàn)器圖1-1 dvcc-c8jh實(shí)驗(yàn)機(jī)平面圖第二章 調(diào)試軟件簡(jiǎn)介dvcc實(shí)驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)在控制軟件的協(xié)調(diào)控制下，提供靈活的實(shí)驗(yàn)操作方式。在實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)獨(dú)立使用時(shí)，通過(guò)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)及發(fā)光二極管以及二進(jìn)制數(shù)碼形式進(jìn)行輸入、編程、顯示、調(diào)試，而且數(shù)據(jù)的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習(xí)慣。在實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)通過(guò)rs232通信接

10、口與上位機(jī)聯(lián)機(jī)時(shí)，可以在上位機(jī)上進(jìn)行編程、相互傳送裝載實(shí)驗(yàn)程序、動(dòng)態(tài)調(diào)試和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序等全部操作，實(shí)驗(yàn)者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目的需要在兩種實(shí)驗(yàn)操作方式之間隨意切換。dvcc實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供windows環(huán)境下集成調(diào)試軟件，有多個(gè)顯示窗口，如寄存器窗口、微代碼窗口、程序代碼窗口、動(dòng)態(tài)代碼調(diào)試窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流動(dòng)顯示窗口等，可在屏幕上顯示本實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的組成邏輯示意圖，如圖2所示。在此環(huán)境下，微代碼、程序代碼可以直接在屏幕上修改或編程；微代碼字段可以直接動(dòng)作解釋?zhuān)徽{(diào)試運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤顯示，如數(shù)據(jù)流的流向及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)的各種信息，使調(diào)試過(guò)程極為生動(dòng)形象；并具有邏輯示波器測(cè)量等強(qiáng)大功能。為同

11、學(xué)們提供了良好的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，增強(qiáng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的興趣，從而提高教學(xué)效果。在dvcc實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)上還配有雙通道虛擬示波器測(cè)量軟件，用于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中信號(hào)的觀(guān)察，以便在設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中及時(shí)分析排除故障，這樣，可以減少實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)備的投入，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的綜合利用率。dvcc實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成調(diào)試軟件的硬件要求： 一臺(tái) ibm 兼容個(gè)人計(jì)算機(jī)，至少 pentium 或 pentiumii或更高。 光驅(qū)和鼠標(biāo)； microsoft windows95/97/98/nt/2000 操作系統(tǒng)； 至少32兆內(nèi)存，建議使用64兆； 至少4兆可用硬盤(pán)空間； 至少256色顯示卡。圖2-1 dvcc計(jì)算機(jī)系

12、統(tǒng)的windows環(huán)境下集成調(diào)試軟件界面 第三章 計(jì)算機(jī)各部件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握算術(shù)邏輯運(yùn)算器單元alu（74ls181）的工作原理。2、掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理。3、驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74lsl8l的組合功能。4、按給定數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的算術(shù)邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1.1所示。其中運(yùn)算器由兩片74ls181以并串形成8位字長(zhǎng)的alu構(gòu)成。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74ls245 （u33）到aluo1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線(xiàn)和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)busd0d7插座busl6中的任一個(gè)相連，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)通

13、過(guò)lzdolzd7顯示燈顯示；運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器74ls273（u29、u30）鎖存，兩個(gè)鎖存器的輸入并聯(lián)后連至插座alubus，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)8芯排線(xiàn)連至外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0d7插座exjlexj3中的任一個(gè)；參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)來(lái)自于8位數(shù)據(jù)開(kāi)并kd0kd7，并經(jīng)過(guò)一三態(tài)門(mén)74ls245（u51）直接連至外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0exd7，通過(guò)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸入的數(shù)據(jù)由ld0ld7顯示。 圖1.1中算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74ls18l（u3l、u32）的功能控制信號(hào)s3、s2、sl、s0、cn、m并行相連后連至sj2插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)6芯排線(xiàn)連至6位功能開(kāi)關(guān)插座uj2，以手動(dòng)方式用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)s

14、3、s2、s1、s0、cn、m來(lái)模擬74lsl8l（u31、u32）的功能控制信號(hào)s3、s2、s1、s0、cn、m；其它電平控制信號(hào)lddrl、lddr2、alub、swb以手動(dòng)方式用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)lddrl、lddr2、alub、swb來(lái)模擬，這幾個(gè)信號(hào)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式產(chǎn)生，通過(guò)跳線(xiàn)器切換，其中alub、swb為低電平有效，lddrl、lddr2為高電平有效。另有信號(hào)t4為脈沖信號(hào)，在手動(dòng)方式下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將跳線(xiàn)器j23上t4與手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)關(guān)的輸出端sd相連，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)本實(shí)驗(yàn)用到4個(gè)主要模塊：（1）低8位運(yùn)算器模塊（2）數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊（

15、3）數(shù)據(jù)總線(xiàn)顯示模塊（4）功能開(kāi)關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)接線(xiàn)如下：（1）alubus連exj3；（2）alu01連busl；（3）sj2連uj2； （4）跳線(xiàn)器j23上t4連sd； （5）lddrl、lddr2、alub、swb四個(gè)跳線(xiàn)器撥在左邊(手動(dòng)方式)；（6）ar跳線(xiàn)器撥在左邊，同時(shí)開(kāi)關(guān)ar撥在“1”電平。3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接線(xiàn)路，仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)kd0kd7向drl和dr2寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉alu4輸出三態(tài)門(mén)(alub=1)，開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)(swb=0)，輸入脈沖t4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕產(chǎn)生。設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)具體操作步驟圖示如下：l

16、ddr1=1lddr2=0t4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr1alub=1swb=0kd7kd000110101數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr2alub=1swb=0lddr1=0lddr2=1t4= kd7kd001001000說(shuō)明：lddrl、lddr2、alub、swb四個(gè)信號(hào)電平由對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)lddrl、lddr2、alub、swb給出，撥在上面為“1”，撥在下面為“0”，電平值由對(duì)應(yīng)的顯示燈顯示，t4由手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)給出。 （3）檢驗(yàn)drl和dr2中存入的數(shù)據(jù)是否正確，利用算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74lsl 8l的邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)算，即m=1。具體操作如下：關(guān)閉數(shù)

17、據(jù)輸入三態(tài)門(mén)swb=1，打開(kāi)alu輸出三態(tài)門(mén)alub=0，當(dāng)置s3、s2、s1、s0、m為11111時(shí)，總線(xiàn)指示燈顯示dr1中的數(shù)，而置成10101時(shí)總線(xiàn)指示燈顯示dr2中的數(shù)（4）驗(yàn)證74lsl81的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）在給定drl35、dr2=48的情況下，改變算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器的功能設(shè)置，觀(guān)察運(yùn)算器的輸出，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。三、實(shí)驗(yàn)電路本實(shí)驗(yàn)中使用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1.1所示。四、74ls181功能表實(shí)驗(yàn)中用到的運(yùn)算器74ls181功能表如表1.1所示。表1.1 運(yùn)算器74ls181功能表（正邏輯）4位alus3 s2 s1 s0（算數(shù)運(yùn)

18、算）（邏輯運(yùn)算）n=1無(wú)進(jìn)位n=0有進(jìn)位0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1f=af=a+bf=a+bf=減1f=a加（a*b）f=（a+b）加（a*b）f=a減b減1f=（a*b）減1f=a加a*bf=a加bf=（a+b）加a*bf=a*b減1f=a加af=（a+b）加af=（a+b）加af=a減1f=a加1f=（a+b）加1f=（a+ b）加1f=0f=a加（a*b）加1f=(a+b)加(a* b)加1f

19、=a減bf=（a*b）f=a加a*b加1f=a加b加1f=(a+ b)加a*b加1f=a*bf=a加a加1f=(a+b)加a加1f=(a+ b)加a加1f=af= af=（a+b）f= a*bf=0f= (a*b)f= bf=(ab)f=(a* b)f= a+bf= (ab)f=bf=a*bf=1f=a+bf=a+bf=a其中：“+”表示或運(yùn)算；“*”表示與運(yùn)算；“”表示異或運(yùn)算圖1.1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄加數(shù)1 dr1加數(shù)2dr2s3s2 s1s0m0（算術(shù)運(yùn)算）m1（邏輯運(yùn)算）cn=1無(wú)進(jìn)位cn=0有進(jìn)位3548000000010010001101000101011

20、0011110001001101010111100110111101111ff f ff f ffff f f f f f f ff f f f f f f f f f f f f f f fffffff f f f f f f f f f 加數(shù)1dr1加數(shù)2dr2s3s2 s1s0m0（算術(shù)運(yùn)算）m1（邏輯運(yùn)算）cn=1無(wú)進(jìn)位cn=0有進(jìn)位354800000001010101111011110011011111f（35）f（7d）f（b2）f（34）f（ff）f（6a）f（b2） f（34） f（36）f（7e）f（b3） f（35） f（00）f（6b） f（b3）f（35）f（ca）f（

21、82）f（b7）f（35） f（00） f（ff）f（b7）f（35）2、 理論計(jì)算結(jié)果 六、思考題1、在向dr1和dr2寄存器置數(shù)時(shí)s3、s2、s1、s0、m、cn如何設(shè)置？2、dr1置數(shù)完成后，如果不關(guān)閉控制端，lddr1會(huì)怎樣？3為什么在讀取74ls181的輸出結(jié)果時(shí)要打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)的控制端alub ？實(shí)驗(yàn)二 帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)邏輯運(yùn)算發(fā)生器74lsl8l的功能。2、按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖2.1所示，在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上增加進(jìn)位控制部分，其中高位74ls181（u31）的進(jìn)位c

22、n4通過(guò)門(mén)un4e、un2c、un3b進(jìn)入un5b的輸入端d，其寫(xiě)入脈沖由t4和ar信號(hào)控制，t4是脈沖信號(hào)，在手動(dòng)方式下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將跳線(xiàn)器j23上t4與手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)關(guān)的輸出端sd相連，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。ar是電平控制信號(hào)（低電平有效），可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)。從圖中可以看出，ar必須為“0”電平，d型觸發(fā)器74ls74（un5b）的時(shí)鐘端clk才有脈沖信號(hào)輸入。才可以將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果cy鎖存到進(jìn)位鎖存器74ls74（un5b）中。2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)實(shí)驗(yàn)連線(xiàn)(1)(5)同實(shí)驗(yàn)一，詳細(xì)如下：（1）alubus連exj3；（2）aluo1連busl；（3）sj2連

23、uj2；（4）跳線(xiàn)器j23上t4連sd；（5）lddrl、lddr2、alub、swb四個(gè)跳線(xiàn)器撥在左邊（手動(dòng)方式)；（6）ar、299b跳線(xiàn)器撥在左邊，同時(shí)開(kāi)關(guān)ar撥在“0電平，開(kāi)關(guān)299b撥在“1”電平；（7）j25跳線(xiàn)器撥在右邊。（8）總清開(kāi)關(guān)撥在“1”電平。若總清開(kāi)關(guān)撥在“0”電平，cy清零。3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)kdokd7向drl和dr2 寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉alu輸出三態(tài)門(mén)alub=1，開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)swb=0，輸入脈沖t4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕產(chǎn)生。如果選擇參與操作的兩個(gè)數(shù)據(jù)分別為55h、aah，將這兩個(gè)數(shù)存入dr1和dr2的具體操作步

24、驟如下：lddr1=1lddr2=0t4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr1alub=1swb=0kd7kd001010101lddr1=0lddr2=1t4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr2alub=1swb=0kd7kd010101010（3）開(kāi)關(guān)alub=0，開(kāi)啟輸出三態(tài)門(mén)，開(kāi)關(guān)swb=1，關(guān)閉輸入三態(tài)門(mén)，同時(shí)讓lddr1=0，lddr2=0。（4）如果原來(lái)有進(jìn)位，cy=1，進(jìn)位燈亮，但需要清零進(jìn)位標(biāo)志時(shí)，具體操作方法如下：u ar信號(hào)置為“0”電平，drl寄存器中的數(shù)應(yīng)小于ff。u s3、s2、s1、s0、m的狀態(tài)置為0 0 0 0 0。u 按動(dòng)手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)

25、關(guān)，cy=0，即清進(jìn)位標(biāo)志。注：進(jìn)位標(biāo)志指示燈cy亮?xí)r，表示進(jìn)位標(biāo)志為“1”，有進(jìn)位；進(jìn)位標(biāo)志指示燈cy滅時(shí)，表示進(jìn)位位為“0”，無(wú)進(jìn)位。（5）驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能 這里有兩種情況：l 進(jìn)位標(biāo)志已清零，即cy=0，進(jìn)位燈滅。 使開(kāi)關(guān)cn=0，再來(lái)進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。例如步驟（2）參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)為55h和aah，當(dāng)s3、s2、s1、s0狀態(tài)為10010，此時(shí)輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)顯示燈上顯示的數(shù)據(jù)為drl加dr2再加初始進(jìn)位位“1” （因cn=0），相加的結(jié)果應(yīng)為alu=00，并且產(chǎn)生進(jìn)位，此時(shí)按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，則進(jìn)位標(biāo)志燈亮，表示有進(jìn)位。 使開(kāi)關(guān)cn=1，當(dāng)s3、s2、s1、s0狀態(tài)為1001

26、0，則相加的結(jié)累alu=ff，并且不產(chǎn)生進(jìn)位。l 原來(lái)有進(jìn)位，即cy=1，進(jìn)位燈亮。此時(shí)不考慮cn的狀態(tài)，再來(lái)進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。同樣步驟（2）參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)為55h和aah，當(dāng)s3、s2、s1、s0、m狀態(tài)為10010，此時(shí)輸出數(shù)據(jù)總線(xiàn)顯示燈上顯示的數(shù)據(jù)為drl加dr2再加當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志cy，相加的結(jié)果同樣為alu=00，并且產(chǎn)生進(jìn)位，此時(shí)按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，則進(jìn)位標(biāo)志燈亮，表示有進(jìn)位。三、實(shí)驗(yàn)電路帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理電路如圖2.1所示。四、驗(yàn)證兩種操作下帶進(jìn)位的運(yùn)算功能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 cy=0 進(jìn)位燈滅dr1dr2s3 s2 s1 s0m=0,cn=0(帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算) 運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算后

27、進(jìn)位狀態(tài)cy理論計(jì)算結(jié)果8ch9fh0 0 0 00 0 0 10 1 1 01 0 0 11 1 0 01 1 0 1 cy=1 進(jìn)位燈亮dr1dr2s3 s2 s1 s0m=0, cy=1(帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算) 運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算后進(jìn)位狀態(tài) cy理論計(jì)算結(jié)果8ch9fh0 0 0 00 0 0 10 1 1 01 0 0 11 1 0 01 1 0 1五、思考題1、如何在進(jìn)位運(yùn)算操作前對(duì)進(jìn)位標(biāo)志清零？2、在進(jìn)行進(jìn)位運(yùn)算操作時(shí)，在何種情況下要對(duì)進(jìn)位標(biāo)志清零？3、分析硬件電路說(shuō)明在什么條件下，才能鎖存8位運(yùn)算后的進(jìn)位標(biāo)志？圖2.1 帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)三 16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、

28、驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器 74ls181的16位運(yùn)算組合功能。2、掌握16位運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理。3、按要求和給出的數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理16位運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖3.1所示，其中運(yùn)算器由四片74ls181以并串形成16位字長(zhǎng)的alu構(gòu)成。低8位運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74ls245（u33）到aluo1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線(xiàn)和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)busd0d7插座bus16中的任一個(gè)相連，低8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)通過(guò)lzd0lzd7顯示燈顯示；高8位運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74ls245（u33）到aluo1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線(xiàn)和高8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)busd8d15插

29、座kbus1或kbus2相連，高8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)通過(guò)lzd8lzd15顯示燈顯示；參與運(yùn)算的四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由四個(gè)鎖存器74ls273（u29、u30、u29、u30）鎖存，實(shí)驗(yàn)時(shí)四個(gè)鎖存器的輸入并聯(lián)后用8芯排線(xiàn)連至外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0d7插座exj1exj3中的任一個(gè)；參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)源來(lái)自于8位數(shù)據(jù)開(kāi)并kd0kd7，并經(jīng)過(guò)一三態(tài)門(mén)74ls245（u51）直接連至外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0exd7，輸入的數(shù)據(jù)通過(guò)ld0ld7顯示。2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)本實(shí)驗(yàn)需用到6個(gè)主要模塊： 低8位運(yùn)算器模塊； 數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊； 數(shù)據(jù)總線(xiàn)顯示模塊； 功能開(kāi)關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊）； 高8位運(yùn)算器模； 高8位（擴(kuò)展）數(shù)

30、據(jù)總線(xiàn)顯示模塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)接線(xiàn)如下（接線(xiàn)同實(shí)驗(yàn)一）： alubus連exj3； aluo1連bus1； sj2連uj2； 跳線(xiàn)器j23上t4連sd； lddr1、lddr2、alub、swb四個(gè)跳線(xiàn)器撥至左側(cè)（手動(dòng)方式）； ar跳線(xiàn)器撥至左側(cè)，同時(shí)開(kāi)關(guān)ar撥至“1”電平； alubus 連exj2； aluo1 連kbus1； 跳線(xiàn)器j19、j25撥至左側(cè)（16位alu狀態(tài)）； 高8位運(yùn)算器區(qū)跳線(xiàn)器zi2、cn0、cn4連上短路套。 aluo1連kbus1； 跳線(xiàn)器j19、j25撥至左側(cè)（16位alu狀態(tài)）； 高8位運(yùn)算器區(qū)跳線(xiàn)器zi2、cn0、cn4連上短路套。圖3.1 16位運(yùn)算器數(shù)

31、據(jù)通路圖3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接線(xiàn)路，仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)kd7kd0向dr1、dr2、dr3、dr4寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉alu輸出三態(tài)門(mén)應(yīng)使alub=1（即開(kāi)關(guān)alub=1），開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)應(yīng)使swb=0（即開(kāi)關(guān)swb=0），選通哪一個(gè)寄存器用對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)lddr1lddr4（高電平有效），其中l(wèi)ddr3、lddr4開(kāi)關(guān)在高8位運(yùn)算器上部，輸入脈沖t4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕。設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)具體操作步驟圖示如下：kd7-d0=11111110數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)alub=1swb=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)lddr1=1lddr2=0數(shù)據(jù)存入寄存器dr1kd7-d0=00000010數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)

32、alub=1swb=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr2lddr1=0lddr2=1kd7-d0=00000001數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)alub=1swb=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr3kd7-d0=00000001數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)alub=1swb=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器dr4lddr1=0lddr2=0lddr3=1lddr4=0lddr2=0lddr3=0lddr4=1lddr1=0t4=t4=t4=t4=說(shuō)明：lddr1、lddr2、alub、swb、lddr3、lddr4六個(gè)信號(hào)電平由對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)lddr1、lddr2、alub、swb、lddr3、lddr4給出，撥至上面為“1”，撥至下面

33、為“0”，電平值由對(duì)應(yīng)顯示燈顯示；t4由手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)給出。（3）驗(yàn)證74ls181的16位算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）。開(kāi)關(guān)swb=1，關(guān)閉輸入三態(tài)門(mén)；開(kāi)關(guān)alub=0，打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)；lddr1lddr4四個(gè)開(kāi)關(guān)全撥至“0”電平。說(shuō)明：如果要實(shí)現(xiàn)16位帶進(jìn)位控制算術(shù)邏輯運(yùn)算，只需在實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上將開(kāi)關(guān)ar=1置成ar=0即可。根據(jù)表3.1所示內(nèi)容，置功能開(kāi)關(guān)s3、s2、s1、s0、m、cn改變74ls181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能設(shè)置，觀(guān)察運(yùn)算器輸出，將觀(guān)察結(jié)果填入表3.1中，并將理論計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入表3.2中，進(jìn)行比較驗(yàn)證。加數(shù)1高位 dr3加數(shù)1低位 dr1加數(shù)2高位 dr4加數(shù)2低

34、位 dr2s3 s2 s1 s0m0（算術(shù)運(yùn)算）m1（邏輯運(yùn)算）cn=1無(wú)進(jìn)位cn=0有進(jìn)位01fe 01020000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111ff f ff f ffff f f f f f f ff f f f f f f f f f f f f f f fffffff f f f f f f f f f 表3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 加數(shù)1高位 dr3加數(shù)1低位 dr1加數(shù)2高位 dr4加數(shù)2低位 dr2s3 s2 s1 s0m0（算術(shù)運(yùn)算）m1（邏輯運(yùn)算）cn=1無(wú)進(jìn)位cn=0有進(jìn)位01 fe 0102

35、00000001010101111011110011011111f( 01fe )f( 01fe ) f( 02fa )f( 00fb ) f( 0101 )f( 03fc )f( 03fc ) f( 01fd ) f( 01ff )f( 01ff ) f( 02fb ) f( 00fc ) f( 0102 ) f( 03fd ) f( 03fd ) f( 01fe ) f(fe01 )f(fe01 )f(fefd )f( 00fc )f( 0102 ) f( ffff ) f( ffff ) f( 01fe ) 表3.2 理論計(jì)算結(jié)果 注意：本實(shí)驗(yàn)做完后，拔掉連線(xiàn)alubus和aluo1，去

36、掉短路套zi2、cn0、cn4。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 若有兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù) ：00ffh和2d5ah， 要求通過(guò)74ls181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)相與的結(jié)果。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)步驟（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（4）理論計(jì)算結(jié)果2、 若有兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù) ：1234h和a987h， 要求通過(guò)74ls181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之和。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）理論計(jì)算結(jié)果3、若被減數(shù)為7c69h和減數(shù)為1234h， 要求通過(guò)74ls181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之差。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）兩數(shù)之差4、若被減數(shù)為1234 h和減數(shù)為7c69h， 要求通過(guò)74ls181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之差。和

37、題4結(jié)果比較。（1）實(shí)驗(yàn)步驟（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示的是什么（4）比較題4和題3結(jié)果，并加以說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)四 移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證移位控制器的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理如圖4.1所示。本實(shí)驗(yàn)使用了一片74ls299（u34）作為移位發(fā)生器，其八位輸入輸出端引到8芯排座aluo2，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線(xiàn)連至數(shù)據(jù)總線(xiàn)插座bus4。299b信號(hào)由開(kāi)關(guān)299b提供，控制其使能端，t4為其時(shí)鐘脈沖，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)將t4與手動(dòng)脈發(fā)生器輸出端sd相連，即j23跳線(xiàn)器上t4連sd。由信號(hào)s0 、s1、 m控制其功能狀態(tài)，詳細(xì)見(jiàn)表4.1。圖4.1 移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理圖表4.1 74

38、ls299功能表2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn) aluo2連bus4； exj1連bus3； sj2連uj2； 跳線(xiàn)器alub、299b、swb撥至左側(cè)（手動(dòng)位置），且開(kāi)關(guān)alub撥至“1”電平，299b撥至“0”電平。 跳線(xiàn)器j23的t4連sd； 總清開(kāi)關(guān)撥到“1”位置。3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后接通電源。 置數(shù)，具體步驟如下： 移位，參照表4.1改變s0、 s1、 m、 299b 的狀態(tài)，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖t4，觀(guān)察移位結(jié)果。kd7-d0=00110101數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)swb=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)s0=1s1=1數(shù)據(jù)置入移位寄存器swb=1關(guān)輸入三態(tài)門(mén)t4=四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、移位寄存器

39、初始數(shù)據(jù)為：35h第1次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第2次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第3次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第4次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表置入移位寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)位cy299b s1 s0 m 移位操作移位后結(jié)果理論計(jì)算結(jié)果 9ah00 0 1 0100 0 1 1100 1 0 0100 1 0 11五、思考題若移位寄存器存放一個(gè)8位數(shù)，通過(guò)怎樣的移位運(yùn)算后可使移位寄存器存放的數(shù)據(jù)保持不變？實(shí)驗(yàn)五 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ram工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理主存儲(chǔ)器單元電路主要用于存放實(shí)驗(yàn)機(jī)

40、的機(jī)器指令，如圖5.1所示，它的數(shù)據(jù)總線(xiàn)連到外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0exd7上；它的地址總線(xiàn)由地址寄存器單元電路中的地址寄存器74ls273（u37）給出，地址值由8個(gè)led燈lad0lad7顯示，高電平點(diǎn)亮，低電平熄滅；在手動(dòng)方式下，輸入數(shù)據(jù)由8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)kd0kd7提供，并經(jīng)一三態(tài)門(mén)74ls245（u51）連至外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0exd7，實(shí)驗(yàn)時(shí)將外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)exd0exd7用8芯排線(xiàn)連到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)busd0busd7，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。它的讀信號(hào)直接接地；它的寫(xiě)信號(hào)和片選信號(hào)由寫(xiě)入方式確定。該存儲(chǔ)器中機(jī)器指令的讀寫(xiě)分手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。手動(dòng)方式下，寫(xiě)信號(hào)由w/r提供，片選信號(hào)由ce提供；

41、自動(dòng)方式下，寫(xiě)信號(hào)由控制cpu的p1.2提供，片選信號(hào)由控制cpu的p1.1提供。由于地址寄存器為8位，故接入6264的地址為a0a7，而高4位a8a12接地，所以其實(shí)際使用容量為256字節(jié)。6264有四個(gè)控制線(xiàn)：cs1為第一片選線(xiàn)、cs2為第二片選線(xiàn)、oe讀出使能線(xiàn)及we寫(xiě)使能線(xiàn)。其功能如表5.1所示。cs1片選線(xiàn)由ce控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)ce）、oe讀出使能線(xiàn)直接接地、we寫(xiě)使能線(xiàn)由w/r控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)we）、cs2直接接+5v。圖5.1中信號(hào)線(xiàn)ldar由開(kāi)關(guān)ldar提供，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)，跳線(xiàn)器ldar撥至左側(cè)，脈沖信號(hào)t3由實(shí)驗(yàn)機(jī)上時(shí)序電路模塊ts3提供，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將j22跳線(xiàn)器連上即可，t3

42、的脈沖寬度可調(diào)。2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn) 總清開(kāi)關(guān)撥到“1”位置。mbus連bus2；exj1連bus3；跳線(xiàn)器j22的t3連ts3；跳線(xiàn)器j16的sp連h23；跳線(xiàn)器swb、ce、we、ldar撥至左側(cè)（手動(dòng)位置）。圖5.1 主存儲(chǔ)器單元電路表5.1 6264功能表工作方式i/o輸入dido/oe/we/cs1非選擇xhigh-zxxh讀出high-zdolhl寫(xiě)入dihigh-zhll寫(xiě)入dihigh-zlll選擇xhigh-zhhl3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后接通電源。 形成時(shí)鐘脈沖信號(hào)t3。方法如下：在時(shí)序電路模塊中有兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)“運(yùn)行控制”和“運(yùn)行方式”。將“運(yùn)行控制”開(kāi)關(guān)置為“

43、運(yùn)行”狀態(tài)、“運(yùn)行方式”開(kāi)關(guān)置為“連續(xù)”狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)“運(yùn)行啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)，則t3有連續(xù)的方波信號(hào)輸出，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器w1，用示波器觀(guān)察，使t3輸出實(shí)驗(yàn)要求的脈沖信號(hào)；本實(shí)驗(yàn)中“運(yùn)行方式”開(kāi)關(guān)置為“單步”狀態(tài)，每按動(dòng)一次“啟動(dòng)運(yùn)行”開(kāi)關(guān)，則t3輸出一個(gè)正單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方式相同。 向存儲(chǔ)器的00地址單元中寫(xiě)入數(shù)據(jù)11，具體操作步驟如下：swb=0ce=1ldar=1t3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入地址寄存器ce=1swb=0swb=1kd7d0=00000000ldar=0swb=00swb=0ce=0we=1ldar=0t3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入存儲(chǔ)器ramswb=1

44、kd7d0=00010001如果要對(duì)其它地址單元寫(xiě)入內(nèi)容，方法同上，只是輸入的地址和內(nèi)容不同。 讀出剛才寫(xiě)入00地址單元的內(nèi)容，觀(guān)察內(nèi)容是否與寫(xiě)入的一致。具體操作步驟如下：swb=0ce=1ldar=1t3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入地址寄存器ce=1swb=0swb=1kd7d0=00000000swb=1ce=0ldar=0we=0 數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀出三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、根據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)原理，填寫(xiě)下表?？刂菩盘?hào)寫(xiě)地址 寫(xiě)內(nèi)容 讀內(nèi)容swb開(kāi)關(guān)ldar開(kāi)關(guān)ce 開(kāi)關(guān)we開(kāi)關(guān)2、記錄向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)的操作過(guò)程。按照前面介紹的實(shí)驗(yàn)步驟向存儲(chǔ)器地址為00h， 01h，02h，03h，04h，

45、05h的單元分別寫(xiě)入數(shù)據(jù)：55h，33h，44h，66h，08h，f0h。3、寫(xiě)出讀出存儲(chǔ)器單元內(nèi)容的操作過(guò)程并記錄以下地址單元讀出的內(nèi)容。地址內(nèi)容地址內(nèi)容0000000000000100000000010000010100000010000010000000001100000100四、根據(jù)電路圖分析向存儲(chǔ)器置數(shù)和從存儲(chǔ)器讀數(shù)的工作原理。五、思考題1、存儲(chǔ)器的地址是放在哪個(gè)芯片中的，為什么在輸入地址時(shí)，控制開(kāi)關(guān)ce=1、 ldar=1？2、在讀存儲(chǔ)器內(nèi)容時(shí)控制信號(hào)swb=1、ce=0、we=0、ldar=0的含義是什么？實(shí)驗(yàn)六 數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解數(shù)據(jù)通路的概念及特性。2、掌握數(shù)據(jù)

46、通路傳輸控制特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)通路就是將不同的設(shè)備，如存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、寄存器等連至總線(xiàn)上。這些設(shè)備的輸出都需要三態(tài)輸出控制，如按照傳輸要求恰當(dāng)有序的控制它們，便可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通路的傳輸。實(shí)驗(yàn)框圖如圖6.1所示。數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)地址寄存器ar存儲(chǔ)器ram數(shù)碼管顯示r0寄存器圖6.1 數(shù)據(jù)通路的框圖2、實(shí)驗(yàn)接線(xiàn) regbus連exj2； exj1連bus1，mbus連bus2； 跳線(xiàn)器swb、ldar、ce、we拔至左側(cè)（手動(dòng)位置）； 拔掉跳線(xiàn)器j13，j14，j18，j24，j22，j23。 用單芯線(xiàn)連接j13（中間端ldr0）到uj2最右端，j14（中間端r0b）到uj2右端第二針，j18（中間端outwr）連uj2右端第三針，j24（中間端ledb）連uj2右端第四針，即ua0控制ldr0、ua1控制r0b、ua2控制outwr、ua3控制ledb。3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路，仔細(xì)查線(xiàn)無(wú)誤后接通電源。 初始狀態(tài)設(shè)為：關(guān)閉所有三態(tài)門(mén)（swb=1，ce=1，r0b=1，ledb=1），其它控制信號(hào)為ldar=0，ldr0=0，we=0，outwr=1。 送數(shù)據(jù)63到寄存器r0，數(shù)據(jù)20送地