計(jì)算機(jī)組成原理試驗(yàn)__試驗(yàn)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)組成原理學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：基礎(chǔ)學(xué)院專(zhuān)業(yè)：信息管理年級(jí)：2012學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：同組學(xué)生姓名：實(shí)驗(yàn)課程名稱(chēng)：計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn) 名稱(chēng)：系統(tǒng)總線和具有基本輸入輸出功能的總線接口實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn) 時(shí)間：2014.5.9實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：10棟2182014年5月9日實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1. 理解總線的概念及其特征。2. 掌握控制總線的功能和應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備PC 機(jī)一臺(tái)，TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套。三、實(shí)驗(yàn)原理由于存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)備最終是要掛接到外部總線上， 所以需要 外部總線提供數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)以及控制信號(hào)。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中， 外部總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別為外設(shè)提供上述 信號(hào)。外部總線

2、和 CPU內(nèi)總線之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi) 外總線的分離和對(duì)于數(shù)據(jù)流向的控制。 地址總線可以為外部設(shè)備提供 地址信號(hào)和片選信號(hào)。由地址總線的高位進(jìn)行譯碼，系統(tǒng)的I/O地址譯碼原理如圖4-1 （在地址總線單元）。由于使用A6、A7進(jìn)行譯 碼，I/O地址空間被分為四個(gè)區(qū)，如表 4-1所示Y1OS 0.loifo*A1-T11W0.ion<T12JT.P.10?2<Y30N丁2跡AAI0Y加G1KG2K-P-T2珊A1/0地址詩(shī)碼用理阿BO 4 jYY圭4-1 I/O地?cái)偪胀?見(jiàn)A7 A6<選定”00+IOYO-00-3 F-orIOY140-7F-1IS1OY230-BF

3、11-lOY'為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于 MEM和外設(shè)的讀寫(xiě)操作，還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯,使得CPU能控制MEM和I/O設(shè)備的讀寫(xiě)，實(shí)驗(yàn)中的讀寫(xiě)控制邏輯如 圖4-2所示，由于T3的參與，可以保證寫(xiě)脈寬與 T3 一致，T3由 時(shí)序單元的TS3給出（時(shí)序單元的介紹見(jiàn)附錄 2）。IOM用來(lái)選擇是 對(duì)I/O設(shè)備還是對(duì)MEM進(jìn)行讀寫(xiě)操作，IOM=1時(shí)對(duì)I/O 設(shè)備進(jìn)行讀 寫(xiě)操作，IOM=0時(shí)對(duì) MEM進(jìn)行讀寫(xiě)操作。RD=1時(shí)為讀，WR=1時(shí)為四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .讀寫(xiě)控制邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。(1) 按照?qǐng)D4-4實(shí)驗(yàn)接線圖進(jìn)行連線首先將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)KK1、KK3置為運(yùn)行檔，開(kāi)關(guān)KK2置為單拍檔，按動(dòng)CON單元的

4、總清按鈕CLR并執(zhí)行下述操作。 對(duì)MEM進(jìn)行讀操作(WR=0 RD=1 IOM=0,此時(shí)E0滅，表示存儲(chǔ) 器讀功能信號(hào)有效。 對(duì)MEM進(jìn)行寫(xiě)操作WR=1 RD=0 IOM=0,連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST,觀察擴(kuò) 展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E1滅，表示存儲(chǔ)器寫(xiě)功能 信號(hào)有效。 對(duì)I/O進(jìn)行讀操作 WR=0 RD=1 IOM=1,此時(shí)E2滅，表示I/O讀 功能信號(hào)有效。 對(duì)I/O進(jìn)行寫(xiě)操作(WR=1 RD=0 IOM=D，連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST，觀察擴(kuò)展 單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E3滅，表示I/O寫(xiě)功能信號(hào) 有效。2. 基本輸入輸出功能的總線接口實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論(1) 根據(jù)

5、掛在總線上的幾個(gè)基本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程： 輸入設(shè)備將一個(gè)數(shù)打入R0寄存器。 輸入設(shè)備將另一個(gè)數(shù)打入地址寄存器。 將R(寄存器中的數(shù)寫(xiě)入到當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中。 將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)用 LED數(shù)碼管顯示。(2) 按照?qǐng)D4-5實(shí)驗(yàn)接線圖進(jìn)行連線。(3) 具體操作步驟圖示如下：進(jìn)入軟件界面，選擇菜單命令“【實(shí)驗(yàn)】一【簡(jiǎn)單模型機(jī)】”,打開(kāi)簡(jiǎn)單模型機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通路圖。將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開(kāi)關(guān)VK1 KK3置為運(yùn)行檔，開(kāi)關(guān)KK2置 為單拍檔，CON單元所有開(kāi)關(guān)置（由于總線有總線競(jìng)爭(zhēng)報(bào)警功能， 在操作中應(yīng)當(dāng)先關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉的輸出開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)應(yīng)打開(kāi)的輸出開(kāi)關(guān)，否則可能由于總線競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)），按動(dòng)CON單

6、元的總清按鈕 CLR然后通過(guò)運(yùn)行程序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀測(cè)程序的執(zhí)行過(guò)程。 輸入設(shè)備將11H打入R0寄存器。將IN單元置00010001, K7置為1,關(guān)閉R0寄存器的輸出；K6置 為1,打開(kāi)R0寄存器的輸入；WR RD IOM分別置為0、1、1，對(duì)IN 單元進(jìn)行讀操作；LDAR1為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。 連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭（運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期）， 觀察圖形界面，在T4時(shí)刻完成對(duì)寄存器R0的寫(xiě)入操作。 將R0中的數(shù)據(jù)11H打入存儲(chǔ)器01H元。將IN單元置00000001 （或其他數(shù)值）。K7置為1,關(guān)閉R0寄存 器的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器的輸入；WR

7、 RD IOM分別置 為0、1、1,對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為1，將數(shù)據(jù)總線的數(shù) 打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭， 觀察圖形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)地址寄存器的寫(xiě)入操作。先將WR RD IOM分別置為1、0、0,對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫(xiě)操作；再 把K7置為0 ,打開(kāi)R0寄存器的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器 的輸入；LDAR置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次 點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀察圖形界面，在T3時(shí)刻 完成對(duì)存儲(chǔ)器的寫(xiě)入操作。 將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)寫(xiě)入到 R0寄存器中。將IN單元置00000001 （或其他數(shù)值），K7置為1。關(guān)閉R

8、旖存器 的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器的輸入；WR RD IOM分別置為0、 1、1,對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為1,將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地 址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀察圖 形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)地址寄存器的寫(xiě)入操作。將K7置為1，關(guān)閉R0寄存器的輸出；K6置為1，打開(kāi)R0寄存器 的輸入；WR RD IOM分別置為0、1、0,對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作；LDAR 置為0,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面 上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀察圖形界面，在 T3時(shí)刻完成對(duì)寄存器 R0的寫(xiě)入操作。 將R0寄存器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。先將WR RD IO

9、M分別置為1、0、1,對(duì)OUT單元進(jìn)行寫(xiě)操作;再將K7置為0,打開(kāi)R0寄存器的輸出；K6置為0,關(guān)閉R0寄存器 的輸入；LDAR置為0 ,不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四 次點(diǎn)擊圖形界面上的“單節(jié)拍運(yùn)行”按扭，觀察圖形界面，在T3時(shí)刻完成對(duì)OUT單元的寫(xiě)入操作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下：（4）實(shí)驗(yàn)總結(jié)：1、存儲(chǔ)器和輸入、輸出設(shè)備最終是要掛接到外部總線上，因此需要 外部總線提供數(shù)據(jù)信號(hào)、地址信號(hào)以及控制信號(hào)。2、外部總線和CPU內(nèi)總線之間通過(guò)三態(tài)門(mén)連接，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總 線的分離和對(duì)于數(shù)據(jù)流向的控制。而地址總線可以為外部設(shè)備提供地 址信號(hào)和片選信號(hào)。3. 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于MEM和外設(shè)的讀寫(xiě)操作，還需要一個(gè)讀寫(xiě)控制邏輯, 使得CPU能控MEM口 I/O設(shè)備的讀寫(xiě)4. WR=Q RD=1 IOM=0寸E0滅，表示存儲(chǔ)器讀功能信號(hào)有效。 WR=1RD=0 IOM=Q連續(xù)按動(dòng)開(kāi)關(guān)ST,當(dāng)指示燈顯示為T(mén)3時(shí)刻時(shí)，E1滅, 表示存儲(chǔ)器寫(xiě)功能信號(hào)有效。 WR=Q RD=