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
