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计算机组成原理实验__实验报告.doc

1、 计算机组成原理 学生实验报告学 院:基 础 学 院 专 业:信息管理 年 级: 2012 学 号: 学 生 姓 名: 同组学生姓名: 实验课程名称:计 算 机 组 成 原 理 实 验 名 称:系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验 指 导 教 师: 实 验 时 间: 2014.5.9 实 验 地 点: 10栋218 2014年5月9日一、 实验目的与要求主要说明本实验要达到的目的和具体的要求(实验将实现的功能)1.理解总线的概念及其特征。2.掌握控制总线的功能和应用。二、 实验设备 PC机一台,TD-CMA 实验系统一套。三、 实验原理描述本实验的基本原理由于存储器和输入、输出设备最终

2、是要挂接到外部总线上,所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。在该实验平台中,外部总线分为数据总线、地址总线和控制总线,分别为外设提供上述信号。外部总线和CPU 内总线之间通过三态门连接,同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。由地址总线的高位进行译码,系统的I/O 地址译码原理如图 4-1(在地址总线单元)。由于使用 A6、A7 进行译码,I/O 地址空间被分为四个区,如表4-1 所示为了实现对于MEM 和外设的读写操作,还需要一个读写控制逻辑,使得CPU 能控制MEM和I/O 设备的读写,实验中的读写控制逻辑如图4-2 所示,

3、由于T3 的参与,可以保证写脉宽与T3 一致,T3 由时序单元的TS3 给出(时序单元的介绍见附录2)。IOM 用来选择是对I/O 设备还是对MEM 进行读写操作,IOM=1 时对 I/O 设备进行读写操作,IOM=0 时对MEM 进行读写操作。RD=1 时为读,WR=1 时为写。 四、 实验步骤给出实验过程中的详细步骤,其中实验接线请列出本实验所接的所有线 1 读写控制逻辑设计实验。(1) 按照图4-4 实验接线图进行连线。首先将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档,开关KK2置为单拍档,按动CON单元的总清按钮CLR,并执行下述操作。对MEM进行读操作(WR=0,RD=1,IOM

4、=0),此时E0灭,表示存储器读功能信号有效。对MEM进 行 写 操 作(WR=1,RD=0,IOM=0),连续按动开关ST,观 察 扩展单元 数 据 指示灯,指示灯显示为T3时刻时,E1灭,表示存储器写功能信号有效。对I/O进行读操作(WR=0,RD=1,IOM=1),此时E2灭,表示I/O读功能信号有效。对I/O进行写操作(WR=1,RD=0,IOM=1),连续按动开关ST,观察扩展单元数据指示灯,指示灯显示为T3时刻时,E3灭,表示I/O写功能信号有效。2基本输入输出功能的总线接口实验。五、 实验结果给出本实验得到的有关结果和结论,并对有关实验现象进行讨论与讨论(1)根据挂在总线上的几个

5、基本部件,设计一个简单的流程:输入设备将一个数打入R0寄存器。输入设备将另一个数打入地址寄存器。将R0寄存器中的数写入到当前地址的存储器中。将当前地址的存储器中的数用LED数码管显示。(2)按照图4-5实验接线图进行连线。(3)具体操作步骤图示如下:进入软件界面,选 择 菜单 命令“ 【实 验 】【 简 单 模 型 机 】 ”,打开简单模型机实验数据通路图。 将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档,开关K K2 置为单拍档,CON单元所有开关置0(由于总线有总线竞争报警功能,在操作中应当先关闭应关闭的输出开关,再打开应打开的输出开关,否则可能由于总线竞争导致实验出错),按动CON单元

6、的总清按钮CLR,然 后 通 过 运 行 程 序,在数据通路图中观测程序的执行过程。输入设备将11H 打入R0 寄存器。 将IN 单元置00010001,K7 置为1,关闭R0 寄存器的输出;K6 置为1,打开R0 寄存器的输入;WR、RD、IOM 分别置为 0、1、1,对 IN 单元进行读操作;LDAR置为0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭(运行一个机器周期),观察图形界面,在T4 时刻完成对寄存器R0 的写入操作。将R0中的数据11H 打入存储器01H 元。 将IN 单元置00000001(或其他数值)。K7 置为1,关闭R0 寄存器的输出;K6

7、 置为0,关闭R0 寄存器的输入;WR、RD、IOM 分别置为0、1、1,对 IN 单元进行读操作;LDAR 置为 1,将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在 T3 时刻完成对地址寄存器的写入操作。 先将 WR、RD、IOM 分别置为 1、0、0,对存储器进行写操作;再把 K7 置为 0,打开 R0 寄存器的输出;K6 置为0,关闭R0 寄存器的输入;LDAR 置为0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在T3 时刻完成对存储器的写入操作。将当前地址的存储器中的数写入到R0 寄存器中。 将

8、IN 单元置00000001(或其他数值),K7 置为1。关闭R0寄存器的输出;K6置为0,关闭R0 寄存器的输入;WR、RD、IOM 分别置为0、1、1,对IN 单元进行读操作;LDAR 置为1,将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在T3 时刻完成对地址寄存器的写入操作。 将K7置为1,关闭R0 寄存器的输出;K6 置为1,打开R0 寄存器的输入;WR、RD、 IOM 分别置为0、1、0,对存储器进行读操作;LDAR 置为0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在 T3 时刻完成对寄存器

9、R0 的写入操作。将R0 寄存器中的数用LED 数码管显示。 先将WR、RD、IOM 分别置为1、0、1,对OUT 单元进行写操作;再将K7 置为0,打开R0 寄存器的输出;K6 置为0,关闭R0 寄存器的输入;LDAR 置为 0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在T3时刻完成对OUT 单元的写入操作。实验结果图如下:(4)实验总结:1、 存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上,因此需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。2、外部总线和CPU内总线之间通过三态门连接,同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。而地址总

10、线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。3.为了实现对于MEM 和外设的读写操作,还需要一个读写控制逻辑,使得CPU能控MEM和I/O 设备的读写4.WR=0,RD=1,IOM=0时 E0 灭,表示存储器读功能信号有效。WR=1,RD=0,IOM=0)连续按动开关ST,当指示灯显示为T3时刻时,E1 灭,表示存储器写功能信号有效。WR=0,RD=1,IOM=1时,E2灭,表示I/O 读功能信号有效。WR=1,RD=0,IOM=1)时,观察扩展单元数据指示灯,指示灯显示为T3时刻时,E3灭,表示I/O 写功能信号有效。5.在接线时为了方便,可将管脚接到CON 单元闲置的开关上,若开关打到1,等效于接到VCC;若开关打到0,等效于接到GND。8

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