實(shí)驗(yàn)四-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)

山西大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)2023級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)指導(dǎo)教師批改日期實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)四系統(tǒng)總線和具有根本輸入輸出功能的總線接口實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1)理解總的概念及其特性。(2)掌握控總線的功能和應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、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)外部總線和CPU內(nèi)總線之間通過三態(tài)門連接同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線的別離和對(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-〔在地址總線單元于使用A6、A7進(jìn)行譯碼，I/O地空間被分為四個(gè)區(qū)，如表4-1所為了實(shí)現(xiàn)對(duì)于MEM外設(shè)的讀寫操作還需要一個(gè)讀寫控制邏輯使得CPU能控制MEM和I/O設(shè)的讀寫，實(shí)驗(yàn)中的讀寫控制邏輯如圖42所，由于T3參與，可以保證寫脈寬與T3一致T3由時(shí)序元的TS3〔時(shí)序單元的介紹見附錄2IM用來選是對(duì)I/O設(shè)備還是對(duì)MM進(jìn)行讀操作，IOM=1時(shí)對(duì)I/O備進(jìn)行讀寫操作，IOM=0時(shí)對(duì)MEM進(jìn)行讀寫操作。RD=1時(shí)為讀WR=1時(shí)寫。2、實(shí)驗(yàn)步驟：1．讀寫控邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?！?〕按照?qǐng)D4-4實(shí)驗(yàn)線圖進(jìn)行連線。首先將時(shí)序與操作臺(tái)單元的開關(guān)KK1KK3置‘運(yùn)行檔開關(guān)KK2置‘單拍檔，按動(dòng)CON單元的總清按鈕CLR，執(zhí)行下述操作。①對(duì)MEM進(jìn)行讀操作〔WR=0，=1，IOM=，此時(shí)E0滅，表示存儲(chǔ)器讀功能信號(hào)有效。②對(duì)MM進(jìn)行寫操〔WR=1=0IOM=連續(xù)按動(dòng)開關(guān)ST觀察擴(kuò)展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T3時(shí)刻時(shí)E1滅，表示儲(chǔ)器寫功能信號(hào)有效。③對(duì)I/O行讀操作〔WR=0，RD1，IOM=，此時(shí)E2，表示I/O功能信號(hào)有效。④對(duì)I/O行寫操〔WR=1RD0IOM=1連續(xù)按動(dòng)開關(guān)ST觀察擴(kuò)展單元數(shù)據(jù)指示燈，指示燈顯示為T3時(shí)刻時(shí)，E3滅，表示I/O寫功能信號(hào)有效。2．根本輸輸出功能的總線接口實(shí)驗(yàn)。3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1〕根掛在總線上的幾個(gè)根本部件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的流程：①輸入設(shè)將一個(gè)數(shù)打入R0存放。②輸入設(shè)將另一個(gè)數(shù)打入地址存放器。③將0器中的數(shù)寫入到當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中。④將當(dāng)前址的存儲(chǔ)器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。2〕按圖4-5實(shí)接線圖進(jìn)行連線。3〕具操作步驟圖示如下：進(jìn)入軟件界面選擇菜單命【實(shí)驗(yàn)【簡(jiǎn)單模型機(jī)翻開簡(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)單元的開關(guān)KK1KK3置‘運(yùn)行檔開關(guān)KK2置‘單拍檔CON單元所有開關(guān)置〔由于總線有總線競(jìng)爭(zhēng)報(bào)警功能在操作中應(yīng)領(lǐng)先關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉的輸出開關(guān)再翻開應(yīng)翻開的輸出開關(guān)，否那么可能由于總線競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)，按動(dòng)CON單元的總清按鈕CLR，然通過運(yùn)行程序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀測(cè)程序的執(zhí)行過程。①輸入設(shè)備將1H打入0存放器。將IN單元置000017置為1閉R0存放的輸出K6置為1R0存放器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、1對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作；LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址存放器。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，觀察形界面，在T4時(shí)刻完對(duì)存放器R0的寫入操作。②將R0中的據(jù)1H打存儲(chǔ)器01H元。將IN單元置0000〔其他數(shù)值K7置為1關(guān)閉R0存放器的輸出K6置為0，關(guān)閉R0存放器的輸入WRRDM分別置為011對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作置為1將據(jù)總線的數(shù)打入地址存放器連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上“單節(jié)拍運(yùn)行按扭，觀察圖形界面，在T3刻完成對(duì)地址存放器的寫入操作。先將WRDIOM分別置為10對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作再把K7置為0翻開R0存放器輸出K6置為0關(guān)閉0存放器的入；LDAR置為0不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址存放器連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上“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)器的寫入操作。③將當(dāng)前地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)寫入到R0存放器中。將IN單元置00001〔或其他數(shù)值，K7為1。關(guān)閉0存放器的出；K6置為0關(guān)閉R0存放器的輸入WRRIOM分置為01對(duì)IN單元進(jìn)行讀操作LDAR置為1數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址存放器連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上“單節(jié)拍運(yùn)行按扭，觀察圖形界面，在T3時(shí)刻完對(duì)地址存放器的寫入操作。將K7置為關(guān)閉R0器的輸出K6置為翻開R0器的輸入WRRD、IOM分別置為010對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作R置為不將數(shù)總線的數(shù)打入地址存放器連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上“單節(jié)拍運(yùn)行按扭觀察圖形界面在T3時(shí)刻完成對(duì)存放器R0的寫入操作。④將0器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。先將R、RD、IOM分別置為1、01，對(duì)OUT單元進(jìn)行寫操作；再將K7為0，翻開R0存放器的輸出K6置為0關(guān)閉R0存放的輸入；LDAR置為0不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址存放器連續(xù)四次點(diǎn)擊圖形界面上“單節(jié)拍運(yùn)行按扭觀察圖形界面在T3時(shí)刻完對(duì)OUT單元的寫入操作。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果：三、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)總線之間通過三態(tài)門連接同時(shí)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外總線的別離和對(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外設(shè)的讀寫操作還需要一個(gè)讀寫控制邏輯使得CPU能控制MEM和I/O設(shè)的讀寫4、WR=0，=1，IOM=時(shí)E0滅，表示存儲(chǔ)器讀功能信號(hào)有效。WR=1=0IOM=連續(xù)按動(dòng)開關(guān)ST，指示燈顯示為T3時(shí)刻時(shí)E1滅，表示儲(chǔ)器寫功能信號(hào)有效。WR=0，RD1，IOM=，