2022年《計(jì)算機(jī)組成原理》實(shí)驗(yàn)教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案山西財(cái)經(jīng)大學(xué)課程名稱教案計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程編碼082104 九 月適用專業(yè)信息管理與信息系統(tǒng)開課時(shí)間計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書授課班級(jí)主講教師職稱用教使材二 七年名師精編 優(yōu)秀教案教 案（扉頁(yè)）課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)41 總計(jì)： 16 學(xué)時(shí)課程類別實(shí)驗(yàn)課學(xué)分講課： 64 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)： 16 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)是教學(xué)進(jìn)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是幫助學(xué)生直接理解和掌握教學(xué)內(nèi)容的感性認(rèn)知階段。加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，使學(xué)生學(xué)完全課程后，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的運(yùn)作有一定感性認(rèn)識(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)的軟、硬件工作原理都有較清晰的概念。使學(xué)生具有對(duì)各子系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)及互聯(lián)組合的能力。實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)本實(shí)驗(yàn)課程訓(xùn)練

2、，熟悉典型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本組成和基本功能，掌握計(jì)算機(jī)主要組成部件工作原理的基本分析與設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生對(duì)典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)與使用能力得到訓(xùn)練與提高。并要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。1算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握 驗(yàn)證 74LS181 的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)要求 功能 (采用正邏輯 )；2進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)； 3移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)； 4存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)； 5總線實(shí)驗(yàn)； 6 微控制器實(shí)驗(yàn)；7綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 1-6 以實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的程序?yàn)榛A(chǔ)，先進(jìn)行驗(yàn)證，后自己設(shè)計(jì)程序。最后實(shí)驗(yàn)方法 一個(gè)綜合設(shè)計(jì)需要先查閱資料、選擇設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容，在上機(jī)前對(duì)代碼有

3、初步的設(shè)計(jì)，然后上機(jī)調(diào)試實(shí)驗(yàn)手段 在西安唐都公司 TDN-CM+ 計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行?？己朔绞?上機(jī)考試：考核編程能力和的實(shí)際操作能力。名師精編 優(yōu)秀教案1 計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2 白中英，計(jì)算機(jī)組成原理題解、題庫(kù)與實(shí)踐，科學(xué)出版社，2000年教學(xué)參考3 李亞明 .計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu).清華大學(xué)出版社.2001 資料4 王愛英 .計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu).清華大學(xué)出版社.1998 5 江義鵬 .計(jì)算機(jī)組成原理.人民郵電出版社.1998 教學(xué)單元第一單元名師精編優(yōu)秀教案2007 年 9 月 21 日第 5、6 節(jié)時(shí)間章節(jié)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)名稱（一）算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)授課授課+ 上機(jī)指

4、導(dǎo)教學(xué)2 方式時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 74LS181 的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能(采用正邏輯 )。目的實(shí)驗(yàn)在給定 DR1=65,DR2=A7的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀原理察運(yùn)算器的輸出，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)1.連接實(shí)驗(yàn)線路。重要2.用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1 和 DR2 寄存器置數(shù)。步驟3.驗(yàn)證 74LS181 的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能(采用正邏輯 )。實(shí)驗(yàn)1 連接線路后要仔細(xì)檢查，然后再通電。中應(yīng)注意2實(shí)驗(yàn)采用的正邏輯方法。74LS181的運(yùn)行環(huán)境，了解了事項(xiàng)教學(xué)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使同學(xué)們掌握后 記 計(jì)算機(jī)運(yùn)算器的基本組成結(jié)構(gòu)。注： 一個(gè)教學(xué)單元是指一次課 (2-3 學(xué)時(shí) ) 教學(xué)單元

5、第二單元名師精編優(yōu)秀教案2007 年 10 月 12 日第 5 、6 節(jié)時(shí)間章節(jié)進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)名稱授課授課+ 上機(jī)指導(dǎo)教學(xué)2 方式時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)1、驗(yàn)證帶進(jìn)位的算術(shù)運(yùn)算器的功能目的2、按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1 和 DR2 寄存器置數(shù)。檢驗(yàn)DR1 和 DR2中存的數(shù)是否正確。 驗(yàn)證 74L 實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書圖 1-3 ，所示，其中運(yùn)算器由兩片74LS181 以并/ 串形式構(gòu)成 8 位字長(zhǎng)的 ALU，運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門 （74LS245 ）實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)總線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器鎖原理存，鎖存器的輸出聯(lián)至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開關(guān)（i

6、nput device）用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈（ bus unit ）和數(shù)據(jù)總線相連，用來(lái)顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。S181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能 傳送線路及控制。1、連接實(shí)驗(yàn)線路。(采用正邏輯 )。比上個(gè)實(shí)驗(yàn)增加了進(jìn)位實(shí)驗(yàn)重 要步驟實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 注意事項(xiàng)2、在數(shù)據(jù)開關(guān)上置數(shù)00001111 （或類似數(shù)）3、進(jìn)位標(biāo)志清零4、驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能。1、插入排線的左右方向（ 8 位， 4 位，2 位）2、各個(gè)操作步驟在原理圖上的含義名師精編 優(yōu)秀教案通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生只看結(jié)果正確否而較少考慮原教學(xué)后記因，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生有深入鉆研的精神教學(xué)單元第三單

7、元時(shí)間2007 年 10 月 26 日第 5-6 節(jié)章節(jié)移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)名稱授課授課+上機(jī)指導(dǎo)教學(xué)2 方式時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證移位控制的組合功能目的實(shí)驗(yàn)原理如圖 1-5 所示，使用了 74LS299 作為移位發(fā)生器，其8 位輸入輸出端以排針方式和總線單元相連，299-B 信號(hào)控制使能端， T4 時(shí)原理序?yàn)闀r(shí)鐘脈沖，由S1,S0,M控制其功能狀態(tài)。1、 在數(shù)據(jù)開關(guān)上置數(shù) 01101011（或類似數(shù)）實(shí)驗(yàn)重2、打開輸入三態(tài)門 (SW_B=0) 74LS299 要步驟3、S0=1,S1=1,T4=,把當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上的數(shù)置入4、關(guān)閉輸入三態(tài)門 (SW_B=1) 名師精編 優(yōu)秀教案5、移位，參照 P9 的功能表改變

8、 S1,S0,M 的狀態(tài)，按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2, 觀察移位結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 注意事項(xiàng)1、 要插入到 ALU-UNIT 的排線兩端在實(shí)驗(yàn)板上的部件號(hào)與上兩個(gè)不同。2、結(jié)果與預(yù)先想像的移位是否一致？教學(xué)后記通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 使同學(xué)們掌握 74LS299 的使用， 其他類似芯片的使用方法。教學(xué)單元第四單元時(shí)間2007 年 11 月 9 日第 5 、6 節(jié)章節(jié)授課+上機(jī)指導(dǎo)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)2 名稱授課教學(xué)方式時(shí)數(shù)實(shí)驗(yàn)掌握靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM 的工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫方法目的名師精編 優(yōu)秀教案實(shí)驗(yàn)所用的半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器電路原理如 P12 圖 2-1 所示，靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器由一片6116（2K*8 ）構(gòu)成，其數(shù)據(jù)

9、線接至數(shù)據(jù)總線，實(shí)驗(yàn)地址線由地址鎖存器74LS273 給出，地址燈AD0AD7 與地址線原理相連，顯示地址線內(nèi)容， 數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)三態(tài)門 分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。1、連接實(shí)驗(yàn)線路。74LS245 聯(lián)至數(shù)據(jù)總線，實(shí)驗(yàn)重 要步驟2、將存儲(chǔ)器地址00，01，02，03，04 地址單元中分別寫入數(shù)據(jù) 11，12，13，14，15，3、輸入上述的某個(gè)地址，觀察是否與前面寫入的一致。實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 注意事項(xiàng)教學(xué)后記當(dāng)沒有示波器時(shí)，排線的一端插入W/R UNIT 的 T3 另一端不要插入 STATE UNIT 的 TS3 而要插入 STATE UNIT 的 KK2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使同學(xué)們掌握半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器電路原理，

10、了解了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的基本組成結(jié)構(gòu)。教學(xué)單元第五單元時(shí)間2007 年 11 月 23 日第 5、6 節(jié)章節(jié)名師精編優(yōu)秀教案微控制器實(shí)驗(yàn)名稱授課授課+ 上機(jī)指導(dǎo)教學(xué)4 方式時(shí)數(shù)1、掌握時(shí)序產(chǎn)生器的組成原理實(shí)驗(yàn)2、掌握微程序控制器的組成原理目的3、掌握微程序的編制、寫入、觀察微程序的運(yùn)行。微程序控制器的組成見圖3-2，其中控制存儲(chǔ)器采用3 片 2816 的EEPROM 微命令 18 位，微地址寄存器6 位，在該實(shí)驗(yàn)電路中設(shè)有實(shí)驗(yàn)一個(gè)編程開關(guān)，具有三種狀態(tài):PROM,READ,RUN, 處于 PROM 時(shí)，學(xué)生可根據(jù)微地址和微指令格式將微指令二進(jìn)制代碼寫入控存，當(dāng)原理處于 READ ，可對(duì)寫入控存的微

11、指令二進(jìn)制代碼進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)處于 RUN 時(shí)，只要給出微程序的入口地址，則可根據(jù)微程序的流程圖自動(dòng)執(zhí)行微程序。一、編程1、將編程開關(guān)置為 PROM 2、將實(shí)驗(yàn)板上 STATE UNIT 的 STEP 置為 step,STOP置為 run 實(shí)驗(yàn)重3、置微地址要步驟4、在 MK1-MK24置代碼5、按動(dòng)“START” 按鈕，根據(jù)微地址和微指令格式將微指令二進(jìn)制代碼寫入控存二、校驗(yàn)1、將編程開關(guān)置為 READ 名師精編 優(yōu)秀教案2、將實(shí)驗(yàn)板上 STATE UNIT 的 STEP 置為 step,STOP置為 run 3、置微地址 ma0 ma5 4、按動(dòng)“ START” 按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路， 讀出微代

12、碼，進(jìn)行檢驗(yàn)。三、單步執(zhí)行1、將編程開關(guān)置為 run 2、將實(shí)驗(yàn)板上 STATE UNIT 的 STEP 置為 step,STOP置為 run 3、CLR=1, 微地址清零。4、按動(dòng)“START” 按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路，根據(jù)微地址燈和微命令燈，讀出微代碼，進(jìn)行檢驗(yàn)。四、連續(xù)執(zhí)行1、將編程開關(guān)置為 run 2、將實(shí)驗(yàn)板上 STATE UNIT 的 STEP置為 exec,STOP置為 run 3、CLR=1, 微地址清零。五、按動(dòng)“ START” 按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路， 連續(xù)執(zhí)行微命令。1、對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)理解有一定難度，需反復(fù)多看方能理解實(shí)驗(yàn)中應(yīng) 注意事項(xiàng)透徹。2、SE5SE1 地址改變后，排線須

13、帶電拔出名師精編 優(yōu)秀教案通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使同學(xué)們掌握微程序控制方法，了解了教學(xué)后記 計(jì)算機(jī)的控制器組成結(jié)構(gòu)。通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和能動(dòng)性，從而進(jìn)一步提高學(xué)生的自學(xué)能力和動(dòng)手能力。教學(xué)單元第六單元名師精編優(yōu)秀教案2007 年 12 月 14 日第 5 、6 節(jié)時(shí)間章節(jié)基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)教學(xué)4 名稱授課授課 + 上機(jī)指導(dǎo)方式時(shí)數(shù)要求學(xué)生全面掌握所學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)上，完成這個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)掌握部件單元電路實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其組成一臺(tái)基本模型計(jì)目的算機(jī)系統(tǒng)。為其定義五條機(jī)器指令，并編寫相應(yīng)的微程序。上機(jī)調(diào)試整機(jī)概念。實(shí)驗(yàn)本次實(shí)驗(yàn)在微程序的控制下自動(dòng)產(chǎn)生各部件單元控制信號(hào)，原理實(shí)現(xiàn)特定指令的功能。一、按照?qǐng)D 4-3 連接實(shí)驗(yàn)線路1、實(shí)驗(yàn)板連線，注意連線較為繁復(fù)，注意遍記錄遍插排線實(shí)驗(yàn)重 要步驟2、用串行線連接計(jì)算機(jī)RS232 口和實(shí)驗(yàn)板 RS232 口二、聯(lián)機(jī)讀寫程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 TDN 程序，將微程序?qū)懭肟卮?，機(jī)器/ 匯編指令程序?qū)懭雽?shí)驗(yàn)板存儲(chǔ)器。三、實(shí)驗(yàn)板上運(yùn)行程序1、 將編程開關(guān)置為 run 2、 將實(shí)驗(yàn)板上 STATE UNIT 的 STEP 置為 step,STOP 置 為 run 3、 CLR=1, 微地址清零。名師精編 優(yōu)秀教案4、 按動(dòng)“START” 按鈕，啟動(dòng)時(shí)序電路，單步執(zhí)行一條 微指令，對(duì)照流程圖，