精华内容
下载资源
问答
  • 总线与微命令实验
    千次阅读
    2021-12-15 23:16:06

    实验3  总线实验

    写在前面:给出的text文件线连接正确,排版较乱,需要自己放置到适当的位置。(在文章末)

    食用方法:复制到text文件中,再到多思平台打开该text即可。

    1.1 实验目的 

    1)理解总线的概念和作用。 

    2)连接运算器和存储器,熟悉计算机的数据通路。  

    1.2 实验要求 

    1)做好实验预习。 

    2)根据实验1运算器实验和实验2存储器实验所掌握内容,将运算器、存储器与总线连接起来,完成给定数据的读写和运算,熟悉其他元器件的功能特性和使用方法,认真仔细地完成实验(分组完成,每组2-3人)。

    学号

    姓名

    得分

    3)写出实验报告。 

    1.3 实验电路

    本实验用到的主要数字功能器件有:4位的74LS181(2片)构成了8位字长的ALU,2K*8位静态随机存储器6116(1片),8位数据锁存器74LS273(本实验用作地址寄存器AR和数据寄存器DR,数量3),三态输出的8组总线收发器74LS245(数量1),其他各种门电路、开关、数据显示灯若干。芯片详细说明请见芯片数据手册。 

    本实验所用实验电路中涉及的控制信号见实验1和实验2。

    1.4 实验原理 

    实验电路中,数据开关、数据显示灯、运算器、存储器通过总线相连。数据开关(SW7~SW0)用于设置数据或地址,经三态门发送至总线。DR1、DR2从总线上接受数据并传递到ALU进行计算,运算结果经三态门送回到总线。地址寄存器AR从总线上获取地址并送至存储器,存储器按地址进行读写,将读出的数据发送至总线,或者从总线输入数据并写入。数据显示灯与总线相连,流经总线的所有数据和地址都将在数据灯上显示。

    1.5 实验内容与步骤

    1)运行虚拟实验系统,根据实验原理和提供的元器件,设计并画出存储器实验电路图3.1,要求设计的电路图中有一组灯,用于显示各种状态下的地址和数据:

     

    图3.1运算器虚拟实验电路

    1. 在下表中填入存储单元地址、参与ALU运算的数据、运算的种类及运算结果,要求将初始数据写入ALU中进行相关运算,并将结果通过总线写入下表给出的存储单元中。以上每一步均给出截图

    存储单元地址

    11100011

    00010000

    10101000

    初始数据

    11110000

    00000011

    00000011

    00001000

    11000000

    00011000

    运算

    加法运算

    乘法

    减法

    运算结果

    11110011

    00011000

    10101000

    1. 将数据传入MDR1(左下角74LS273(左))

    1、将三态门74LS245的MR置高电平(即打开输入通道),将A7~A0依次设置为11110000。

    2、置74LS273的MR为1(即打开输入通道),点击74LS273的单脉冲信号,将数据打入MDR1。(结果如下图所示,连接Q7~Q0的的灯泡亮灯显示为11110000,验证数据输入完成)。

     

    1. 将数据传入MDR2(左下角74LS273(右))

    流程与上步骤类似,在此不做详解。

               2.ALU(2*74LS181)运算且将结果置入SRAM(RAM6116)

    1. 将74LS245的S3~S0分别设置为1110表示加法运算,且CN设置为1表示进位。
    2. 将下方的74LS245的E置0阻断switch的输入;将上访74LS245置1启用三态门输入。
    3. 此时三态门将ALU的的结果输入总线BUS。并由总线传入RAM6116的IO7~IO1。
    4. 将RAM6116的WE置0以启用“写”工作,将CE所设置的与非门中的switch置1,点击单脉冲信号将数据写入RAM6116。(此时与IO7~IO1相连的七盏灯泡显示11110011,正是MDR1与MDR2相加的结果,证明正确)

    3.MAR的置数以及RAM6116的读操作

    1. 将上方的74LS245关闭输入,下方的74LS245打开输入(操作如上)。
    2. 对下方的74LS245输入11100011,且输入至左侧中间的74LS273(用作地址寄存器MAR)。
    3. MAR的输出端口指向RAM6116的A7~A0,将WE置为1表示进入只读状态。点击单脉冲信号将数据读入。(右侧灯泡显示11100011,表明我们正确地读取了数据)

     

    1.6 思考与分析 

    1)多总线结构相对于单总线结构有什么优势? 

    将较低的I/O设备从单总线上分离出来,实现存储总线和I/O总线分离。提高了I/O设备的性能,使其更快地响应命令,提高系统吞吐量。

    2)实验过程中遇到何种问题?试分析原因并给出解决方案。

    • 在第一次实验中,仅仅使用一个74LS245,即将下方的8个switch与ALU的输出均连接置74LS245的输入端。在此方案中会有输出与预期不匹配的现象(以下均为对某一确定输入点而言,为简单起见,不妨对A7进行研究):
    1. 当switch输入1,而ALU输入1时,首次输出为1,是正确的。而将switch置为0时,输出更随着转变为了0,然而由于ALU输入的是1,理论上输出应该依旧是1,发生错误
    2. 初次考虑将ALU与switch通过一个或门连接到输入端,然而发现仍然会有错误,可能是该软件编写时的逻辑错误。
    3. 考虑使用两个74LS245,将ALU通过另一个三态门连接至总线,通过输入阻断来控制输入到总线上的数据。代价是增加了一个芯片,优点是逻辑清晰,方便管理。
    74LS181,457px,319px,CP4$74LS181,544px,242px,CP5$74LS273,323px,417px,CP7$74LS273,327px,222px,CP8$74LS273,502px,414px,CP9$Switch,741px,619px,CP10$Switch,756px,618px,CP11$Switch,831px,622px,CP12$Switch,812px,620px,CP13$Switch,795px,619px,CP14$Switch,777px,620px,CP15$Switch,718px,618px,CP16$Switch,849px,620px,CP17$BUS,394px,104px,CP18$Switch,332px,301px,CP19$Switch,308px,504px,CP20$Switch,507px,503px,CP21$SinglePulse,248px,458px,CP22$SinglePulse,688px,444px,CP23$SinglePulse,289px,238px,CP24$74LS245,727px,508px,CP25$Led,821px,50px,CP26$Led,854px,49px,CP27$Led,883px,51px,CP28$Led,911px,53px,CP29$Led,896px,54px,CP30$Led,869px,50px,CP31$Led,838px,51px,CP32$Led,802px,49px,CP33$Switch,1201px,266px,CP34$Switch,1219px,266px,CP35$Switch,1181px,265px,CP36$Switch,1241px,265px,CP37$Switch,671px,527px,CP38$Switch,1042px,263px,CP40$Switch,1327px,178px,CP41$Led,1295px,330px,CP46$Led,1314px,330px,CP47$Led,1374px,329px,CP48$Led,1411px,330px,CP49$Led,1395px,330px,CP50$Led,1354px,331px,CP51$Led,1332px,331px,CP52$Led,1272px,331px,CP53$Switch,1296px,468px,CP61$Led,333px,565px,CP70$Led,397px,557px,CP71$Led,542px,554px,CP72$Led,467px,555px,CP73$Led,449px,555px,CP74$Led,644px,554px,CP75$Led,609px,551px,CP76$Led,433px,557px,CP77$Led,523px,553px,CP78$Led,557px,554px,CP79$Led,624px,552px,CP80$Led,590px,550px,CP81$Led,571px,549px,CP82$Led,415px,556px,CP83$Led,382px,558px,CP84$Led,362px,557px,CP85$RAM6116,693px,394px,CP86$SinglePulse,1178px,512px,CP88$Switch,1215px,512px,CP89$NANDgate,1189px,473px,CP90$74LS245,670px,318px,CP91$Switch,698px,174px,CP92$&CP4Pin13ToCP91Pin4,CP4Pin14ToCP91Pin3,CP4Pin15ToCP91Pin2,CP4Pin16ToCP91Pin1,CP5Pin13ToCP91Pin8,CP5Pin14ToCP91Pin7,CP5Pin15ToCP91Pin6,CP5Pin16ToCP91Pin5,CP5Pin19ToCP4Pin21,CP7Pin11ToCP4Pin7,CP7Pin11ToCP73Pin0,CP7Pin12ToCP4Pin6,CP7Pin12ToCP74Pin0,CP7Pin13ToCP4Pin5,CP7Pin13ToCP77Pin0,CP7Pin14ToCP4Pin4,CP7Pin14ToCP83Pin0,CP7Pin15ToCP4Pin3,CP7Pin15ToCP71Pin0,CP7Pin16ToCP4Pin2,CP7Pin16ToCP84Pin0,CP7Pin17ToCP4Pin1,CP7Pin17ToCP85Pin0,CP7Pin18ToCP4Pin0,CP7Pin18ToCP70Pin0,CP8Pin11ToCP86Pin7,CP8Pin12ToCP86Pin6,CP8Pin13ToCP86Pin5,CP8Pin14ToCP86Pin4,CP8Pin15ToCP86Pin3,CP8Pin16ToCP86Pin2,CP8Pin17ToCP86Pin1,CP8Pin18ToCP86Pin0,CP9Pin11ToCP5Pin7,CP9Pin11ToCP75Pin0,CP9Pin12ToCP5Pin6,CP9Pin12ToCP80Pin0,CP9Pin13ToCP5Pin5,CP9Pin13ToCP76Pin0,CP9Pin14ToCP5Pin4,CP9Pin14ToCP81Pin0,CP9Pin15ToCP5Pin3,CP9Pin15ToCP82Pin0,CP9Pin16ToCP5Pin2,CP9Pin16ToCP79Pin0,CP9Pin17ToCP5Pin1,CP9Pin17ToCP72Pin0,CP9Pin18ToCP5Pin0,CP9Pin18ToCP78Pin0,CP10Pin0ToCP25Pin2,CP11Pin0ToCP25Pin3,CP12Pin0ToCP25Pin7,CP13Pin0ToCP25Pin6,CP14Pin0ToCP25Pin5,CP15Pin0ToCP25Pin4,CP16Pin0ToCP25Pin1,CP17Pin0ToCP25Pin8,CP18Pin40ToCP86Pin19,CP18Pin41ToCP86Pin18,CP18Pin42ToCP86Pin17,CP18Pin43ToCP86Pin16,CP18Pin44ToCP86Pin15,CP18Pin45ToCP86Pin14,CP18Pin46ToCP86Pin13,CP18Pin47ToCP86Pin12,CP18Pin96ToCP29Pin0,CP18Pin97ToCP30Pin0,CP18Pin98ToCP28Pin0,CP18Pin99ToCP31Pin0,CP18Pin100ToCP27Pin0,CP18Pin101ToCP32Pin0,CP18Pin102ToCP26Pin0,CP18Pin103ToCP33Pin0,CP18Pin104ToCP8Pin8,CP18Pin105ToCP8Pin7,CP18Pin106ToCP8Pin6,CP18Pin107ToCP8Pin5,CP18Pin108ToCP8Pin4,CP18Pin109ToCP8Pin3,CP18Pin110ToCP8Pin2,CP18Pin111ToCP8Pin1,CP18Pin112ToCP9Pin8,CP18Pin113ToCP9Pin7,CP18Pin114ToCP9Pin6,CP18Pin115ToCP9Pin5,CP18Pin116ToCP9Pin4,CP18Pin117ToCP9Pin3,CP18Pin118ToCP9Pin2,CP18Pin119ToCP9Pin1,CP18Pin120ToCP7Pin8,CP18Pin121ToCP7Pin7,CP18Pin122ToCP7Pin6,CP18Pin123ToCP7Pin5,CP18Pin124ToCP7Pin4,CP18Pin125ToCP7Pin3,CP18Pin126ToCP7Pin2,CP18Pin127ToCP7Pin1,CP19Pin0ToCP8Pin0,CP20Pin0ToCP7Pin0,CP21Pin0ToCP9Pin0,CP22Pin0ToCP7Pin10,CP23Pin0ToCP9Pin10,CP24Pin0ToCP8Pin10,CP25Pin10ToCP18Pin7,CP25Pin11ToCP18Pin6,CP25Pin12ToCP18Pin5,CP25Pin13ToCP18Pin4,CP25Pin14ToCP18Pin3,CP25Pin15ToCP18Pin2,CP25Pin16ToCP18Pin1,CP25Pin17ToCP18Pin0,CP34Pin0ToCP5Pin9,CP34Pin0ToCP4Pin9,CP35Pin0ToCP5Pin10,CP35Pin0ToCP4Pin10,CP36Pin0ToCP5Pin8,CP36Pin0ToCP4Pin8,CP37Pin0ToCP4Pin12,CP37Pin0ToCP5Pin12,CP38Pin0ToCP25Pin18,CP40Pin0ToCP5Pin21,CP41Pin0ToCP5Pin22,CP41Pin0ToCP4Pin22,CP61Pin0ToCP86Pin8,CP86Pin12ToCP49Pin0,CP86Pin13ToCP50Pin0,CP86Pin14ToCP48Pin0,CP86Pin15ToCP51Pin0,CP86Pin16ToCP52Pin0,CP86Pin17ToCP47Pin0,CP86Pin18ToCP46Pin0,CP86Pin19ToCP53Pin0,CP88Pin0ToCP90Pin0,CP89Pin0ToCP90Pin1,CP90Pin2ToCP86Pin10,CP91Pin10ToCP18Pin31,CP91Pin11ToCP18Pin30,CP91Pin12ToCP18Pin29,CP91Pin13ToCP18Pin28,CP91Pin14ToCP18Pin27,CP91Pin15ToCP18Pin26,CP91Pin16ToCP18Pin25,CP91Pin17ToCP18Pin24,CP92Pin0ToCP91Pin18,@93

    更多相关内容
  • 计算机组成原理 总线与微命令实验

    万次阅读 多人点赞 2022-04-07 15:20:23
    总线与微命令实验 实验目的 (1) 理解总线的概念和作用。 (2) 连接运算器存储器,熟悉计算机的数据通路。 (3) 理解微命令微操作的概念。 实验要求 (1) 做好实验预习,读懂实验电路图,熟悉实验元器件的功能特性和...

    总线与微命令实验

    实验环境

    计算机组成原理实验环境

    实验目的

    1. 理解总线的概念和作用。
    2. 连接运算器与存储器,熟悉计算机的数据通路。
    3. 理解微命令与微操作的概念。

    实验要求

    1. 做好实验预习,读懂实验电路图,熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。
    2. 按照实验内容与步骤的要求进行实验,对预习时填写好的微命令进行验证与调试,遇到问题请冷静、独立思考,认真仔细地完成实验。

    实验电路

           本实验使用的主要元器件有:4 位算术逻辑运算单元 74LS181 , 8 位数据锁存器 74LS273 ,三态输出的总线收发器 74LS245,2K x 8 静态随机存储器 6116 ,时序发生器,与非门、 与门、开关、指示灯等。芯片详细说明请见附录。

           时序发生器用于产生四个等间隔时序信号 T1 、T2 、T3 和 T4 。在本虚拟实验系统中,连续发出的一轮 T1 ~ T4 时序信号对应一个 CPU 周期。图 1 为时序发生器的简单电路连接图,其中,Ts 为时钟源输入信号,Stop 为停止信号,Start 为开始信号,Step 为单步运行信号。在 Step=0 时,单击 Start 连接的单脉冲按钮,时序信号 T1~T4 会周而复始地发送出去,时序发生器处于连续运行状态,若此时单击 Stop 按钮,发送完此周期时序信号后就会停机。在 Step=1 时,处于单步运行状态,即每发送完一个CPU周期时序信号就自动停机。本实验使用单步运行方式。

           图 2 为本实验数据通路总框图,其中 ALU 由 2 片 74LS181 构成,DRI 、DR2 和 AR 均为一片 74LS273 , RAM 为一片 6116 芯片,△ 表示三态门 74LS245 。时序发生器为虚拟实验系统提供的虚拟组件。
    图1时序发生器

    图2 数据通路总框图
    实验电路中涉及的其他控制信号如下:

    1. M:选择 ALU 的运算模式 ( M=0,算术运算;M=1,逻辑运算 )。
    2. S3, S2, S1, S0:选择 ALU 的运算类型。如 M=0 时,设为 1001 表示加法运算。
    3. Cn :向 ALU 最低位输入的进位信号, Cn=0 时有进位输入, Cn=1时无进位输入。
    4. LDDR1:DR1 的数据加载信号,与 T4 脉冲配合将总线上的数据打入 DR1 中。LDDR1 和 T4 通过与门进行与运算之后连接到74LS273芯片的CP引脚,当 LDDR1=1 时在 T4 的上升沿将数据锁存到 DR1 。
    5. LDDR2:DR2 的数据加载信号,与 T4 脉冲配合将总线上的数据打入 DR2 中。LDDR2 和 T4 通过与门进行与运算之后连接到 74LS273 芯片的 CP 引脚,当 LDDR2=1 时在 T4 的上升 沿将数据锁存到 DR2 。
    6. MR:芯片7 4LS273 的清零信号,低电平有效。本实验恒置为 1 。
    7. ALU-BUS:ALU输出三态门使能信号,为 0 时将 ALU 运算结果输出到总线。
    8. SW-BUS:开关输出三态门使能信号,为 0 时将 SW7 ~ SW0 数据发送到总线。
    9. SW-BS:6116 片选信号。为 0 时 6116 正常工作。
    10. OE:存储器读信号。 CE=0 , OE=0 时为读操作,实验中将其接地,恒置为 0。
    11. WE:存储器写信号,与 T3 脉冲配合实现存储器写操作 ,WE 与 T3 通过与非门进行与非运算之后连接到 6116 芯片的 WE 引脚, WE 引脚低电平有效。在 CE=0、 OE=0 的条件,与 WE=1,T3=1 时进行行写操作,否则进行读操作。
    12. LDAR:AR 的地址加载信号,与 T3 脉冲配合将总线上的地址打入到 AR 中,LDAR 和 T3 通过与门进行与运算之后连接到 74LS273 芯片的 CP 引脚,当 LDAR=1 时在 T3 的上升沿将地址锁存到 AR。

    实验原理

           实路所用数据通路如图 2 所示,数据开关、数据显示灯、运算器、存储器通过总线相连,数据开关 (SW7~ SW0) 用于设置数据或地址,数据和地址经三态门发送至总线。DR1 和DR2 从总线上接受数据并传送到ALU进行运算,运算结果经三态门送回至总线。地址寄存器AR从总线上获取地址并送至存储器,存储器按地址进行读写,将读出的数据发送至总线,或者从总线输入数据并写入。数据显示灯与总线相连,流经总线的所有数据和地址都将在数据灯上显示。

           计算机控制器通过控制线向执行部件发出各种控制命令,这些控制命令被称为微命令,执行部件接收微命令后所进行的操作,叫作微操作。图 2 中的控制信号线都与控制器相连,并由控制器的相应微命令控制,例如当控制器中表示 SW-BUS 的微命令位设置为0时, 低电平信号通过控制线传送到数据开关的三态门,三态门即执行“打开”微操作。

           为方便进行实验,将图 2 中所有控制信号归纳在表中。实验的主要任务就是确定这些控制信号在每一个 CPU 周期的取值。
    在这里插入图片描述
           可以设计不同的微命令组合,来实现不同的功能。例如,微命令组合 0000 0110 01010 表 示 DR1 载入,数据开关三态门打开,存储器、DR2 和 ALU 三态门都关闭,其功能即为:将数据开关上的数据送入DR1。注意,表 4-1 里的微命令只是实际计算机中的部分, 计算机话行所需要的微命令远不止这些。

           在存储逻辑型控制器中,计算机需要用到的所有微命令组合都已预先设计好并存储在控制存储器中,由控制器根据程序自动找出需要的微命令组合,通过控制线发送给各执行部件执行。其中的每一个微命 令组合又叫一条微指令。本实验用人工设置数据开关的方法来代替控制器生成微命令,完成一系列操作和任务。

    实验内容与步骤

    1. 运行虚拟实验系统,导入实验电路,接好表 4-1 中列出的控制信号线,将控制线分别接至电路图上方的数据开关上,并仔细检查一遍, 确保连接正确。连接好的电路下图所示。
      在这里插入图片描述
    2. 进行电路预设置。将 DR1、 DR2 和 AR 的 置 1,时序发生器的 Step 置1。
    3. 打开电源开关。
    4. 求 A+B, A 从数据开关输入,B 是存储器操作数,B 的地址也从数据开关输入,运算结果在数据显示灯上显示。具体步骤如下:
      (1) 准备好要使用的微命令,如表 4-2 所示。
      在这里插入图片描述
      (2) 打开电源。
      (3) 设置控制信号:数据开关 DR1 ( 0000011001010 );将数据开关设置为 A (00000011) ;单击时序发生器的 Start 按钮。等待一个 CPU 周期后,数据开关上的值已存入 DR1 。
      (4)设置控制信号:存储器操作数 DR2 (000010010110);将数据开关设为B的地址(0000010); 单击 Start 按钮。等待一个 CPU 周期后,B 的值已存入 DR2 。
      (5)设置控制信号: DR1+DR2 DR1(1001011000001)。运算结果在数据灯上显示。
    5. 计算 C-D→存储单元 E,数据 C、 D 和地址 E 都从数据开关输入。具体步骤如下:
      (1) 设计微命令,填入表 4-3 中:
      在这里插入图片描述
      (2) 设置控制信号:数据开关 → DR1( 0000011001010 );将数据开关设置为 C ( 00010111 );单击时序发生器的 start 按钮。等待一个 CPU 周期后, C 已存入 DR1。
      (3) 设置控制信号:数据开关 →DR2( 0000011000110 );将数据开关设置为 D ( 00001000 );单击start 按钮。等待一个 CPU 周期后, D 已存入 DR2。
      (4) 设置控制信号:存储单元地址 →AR( 0000011010010 );将数据开关设置为 E ( 00000000 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后,地址 E 已存入 AR。
      (5) 设置控制信号: DR1-DR2→存储单元( 0110000100001 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后,运算结果已存入存储单元 00H。
      (6) 单击菜单中的“工具/存储器芯片设置”,查看存储单元 00H 的值是否正确,如果不正确,找到错误的原因,调试至正确为止。
    6. 计算 F∧G→存储单元 H。 F 和 G 都是存储器操作数, F、 G 的地址以及地址 H 都从数据开关输入。具体步骤如下:
      (1) 设计微命令,填入表 4-4 中:
      在这里插入图片描述
      (2) 设置控制信号: 存储器操作数 →DR1( 0000011001010 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后, F 已存入 DR1。
      (3) 设置控制信号: 存储器操作数 →DR2(0000011000110 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后, G 已存入 DR2。
      (4) 设置控制信号:存储单元地址 →AR( 0000011010010 );将数据开关设置为 H ( 00001100 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后,地址 H 已存入 AR。
      (5) 设置控制信号: DR1∧DR2→存储单元( 1011110100001 );单击 start 按钮。等待一个 CPU 周期后,运算结果已存入存储单元 00H。
      (6) 单击菜单中的“工具/存储器芯片设置“,查看存储单元 00H 的值是否正确,如果不正确,找到错误的原因,调试至正确为止。

    具体连线步骤

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    注意是 与非门 和不要缺少 ALU-BS
    在这里插入图片描述

    实验验证

    电路预设置

    打开电源
    右上角按钮分别对应
    S3、 S2、 S1、 S0、 M、 Cn、 CE、 WE、 LDAR、 LDDR1、 LDDR2、 ALU-BS、 SW-BS、
    在这里插入图片描述

    设置微命令

    1. SW-BS 设置使能端低电平有效
    2. ALU-BS 设置为高电平无效
    3. S3 S2 S1 S0 运算器,因为这里没有用到,所以全部设置为无效信号
    4. S3 S2 S1 S0 高电平有效设置为低电平
    5. M 高电平有效,设置为低电平
    6. Cn 低电平有效,设置为高电平,因为用不到控制信号
    7. CE 片选,低电平有效,设置为高电平
    8. WE 写,高电平有效,设置为低电平,因为用不到控制信号
    9. LDAR 地址载入信号,高电平有效,设置为低电平
    10. LDDR1 数据载入到寄存器1,设置为有效
    11. LDDR2 数据载入到寄存器1,设置为无效

    设置微命令的原则:需要哪个控制信号就设置为有效,其他都为无效

    在这里插入图片描述

    设置控制信号1

    数据开关 DR1(0000011001010);将数据开关设置为A (00000011);单击时序发生器的Start按钮,执行微命令。等待一个CPU周期后,会产生T1,T2,T3,T4 的时钟脉冲,在时钟脉冲的配合下,数据开关上的值已存入DR1。
    在这里插入图片描述

    设置控制信号2

    设置好地址00000010,打开三态门,把地址送到地址寄存器
    在这里插入图片描述
    让存储器为读,WE为1是写,让WE为0 ,通过总线读到DR2,因为要送到DR2
    LDDR2 数据载入到寄存器2,设置为有效

    在这里插入图片描述
    存储器操作数 DR2 (000010010110);将数据开关设为B的地址(00000010); 单击Start按钮。等待一个CPU周期后,B的值已存入DR2。
    在这里插入图片描述
    进行算数运算,DR1+DR2 →DR1(1001011000001)。运算结果在数据灯上显示。
    在这里插入图片描述

    思考与分析

    1. 总线的功能是什么?连接部件可以分为几类?
    2. 为什么要设总线判优控制?集中式总线控制有哪几种,各有什么样的特点。
    展开全文
  • 密码见博文
  • 多思计组实验 实验4总线与微命令实验

    千次阅读 多人点赞 2022-05-21 08:41:14
    实验3总线与微命令实验 3.1实验目的 (1)理解总线的概念和作用。 (2)连接运算器存储器,熟悉计算机的数据通路。 (3)理解微命令微操作的概念。 3.2实验要求 (1)做好实验预习,在实验之前填好表3-

    电路图

    链接:https://pan.baidu.com/s/1gh79bLlJlNtKeUz-gyknsg?pwd=2333
    提取码:2333
    –来自百度网盘超级会员V5的分享

    报告

    实验3总线与微命令实验
    3.1实验目的
    (1)理解总线的概念和作用。
    (2)连接运算器与存储器,熟悉计算机的数据通路。
    (3)理解微命令与微操作的概念。
    3.2实验要求
    (1)做好实验预习,在实验之前填好表3-3,读懂实验电路图,熟悉实验元器件的功能特性和使用方法。
    (2)按照实验内容与步骤的要求进行实验,对预习时填写好的微命令进行验证与调试,遇到问题请冷静、独立思考,认真仔细地完成实验。
    (3)写出实验报告。
    3.3实验原理
    本实验使用的主要元器件有:4位算术逻辑运算单元74LS181,8位数据锁存器74LS273,三态输出的总线收发器74LS245,2K×8静态随机存储器6116,时序发生器,与非门、与门、开关、指示灯等。
    时序发生器用于产生四个等间隔时序信号T1、T2、T3和T4。在本虚拟实验系统中,连续发出的一轮T1~T4时序信号对应一个CPU周期。图3.1为时序发生器的简单电路连接图,其中,Ts为时钟源输入信号,Stop为停止信号,Star为开始信号,Step为单步运行信号。在Step=0时,单击 Start连接的单脉冲按钮,时序信号T1~T4会周而复始地发送出去,时序发生器处于连续运行状态,若此时单击Stop按钮,发送完此周期时序信号后就会停机。在Step=1时,处于单步运行状态,即每发送完一个CPU周期时序信号就自动停机。本实验使用单步运行方式。
    图3.2为本实验数据通路总框图,其中ALU由2片74LS181构成,DR1、DR2和AR均为一片74LS273,RAM为一片6116芯片,△表示三态门74LS245,时序发生器为虚拟实验系统提供的虚拟组件。数据开关、数据显示灯、运算器、存储器通过总线相连。数据开关(SW7-SW0)用于设置数据或地址,数据和地址经三态门发送至总线。DR1和DR2从总线上接收数据并传送到ALU进行运算,运算结果经三态门送回至总线。地址寄存器AR从总线上获取地址并送至存储器,存储器按地址进行读写,将读出的数据发送至总线,或者从总线输入数据并写入。数据显示灯与总线相连,流经总线的所有数据和地址都将在数据灯上显示。
    计算机控制器通过控制线向执行部件发出各种控制命令,这些控制命令被称为微命令,
    执行部件接收微命令后所进行的操作,叫作微操作。图3.2中的控制信号线都与控制器相连,
    并由控制器的相应微命令控制,例如当控制器中表示的微命令位设置为0时,低电平信号通过控制线传送到数据开关的三态门,三态门即执行“打开”微操作。实验电路中涉及的其他控制信号如下:
    (1)M:选择ALU的运算模式(M=0,算术运算;M=1,逻辑运算)
    (2)S3,S2,S1,SO:选择ALU的运算类型。如M=0时,设为1001表示加法运算。
    (3):向ALU最低位输入的进位信号,=0时有进位输入,=1时无进位输入。
    (4)LDDR1:DR1的数据加载信号,与T4脉冲配合将总线上的数据打入DR1中。LDDR1
    和T4通过与门进行与运算之后连接到74LS273芯片的CP引脚,当LDDR1=1时在T4的上升沿将数据锁存到DR1。
    在这里插入图片描述

    图3.1 时序发生器
    在这里插入图片描述

    图3.2 数据通路总框图
    (5)LDDR2:DR2的数据加载信号,与T4脉冲配合将总线上的数据打入DR2中。LDDR2
    和T4通过与门进行与运算之后连接到74LS273芯片的CP引脚,当LDDR2=1时在T4的上升沿将数据锁存到DR2。
    (6):芯片74LS273的清零信号,低电平有效。本实验恒置为1。
    (7):ALU输出三态门使能信号,为0时将ALU运算结果输出到总线。
    (8):开关输出三态门使能信号,为0时将SW7~SW0数据发送到总线。
    (9):6116片选信号。为0时6116正常工作。
    (10):存储器读信号。=0,=0时为读操作,实验中将其接地,恒置为0。
    (11)WE:存储器写信号,与T3脉冲配合实现存储器写操作。WE和T3通过与非门进行与非运算之后连接到6116芯片的引脚,引脚低电平有效。在=0、=0的条件下,当WE=1且T3=1时进行写操作。
    (12)LDAR:AR的地址加载信号,与T3脉冲配合将总线上的地址打入AR中。LDAR和T3通过与门进行与运算之后连接到74LS273芯片的CP引脚,当LDAR=1时在T3的上升沿将地址锁存到AR。
    为方便进行实验,将图3.2中的所有控制信号归纳在表3-1中。实验的主要任务就是确定这些控制信号在每一个CPU周期的取值。
    表3-1 微命令集合
    在这里插入图片描述

    可以设计不同的微命令组合,来实现不同的功能。例如,微命令组合000001 100 10 10
    表示DR载入,数据开关三态门打开,存储器、DR2和ALU三态门都关闭,其功能即为:将数据开关上的数据送入DR1。注意,表3-1里的微命令只是实际计算机中的一部分,计算机运行所需要的微命令远不止这些。
    在存储逻辑型控制器中,计算机需要用到的所有微命令组合都已预先设计好并存储在控
    制存储器中,由控制器根据程序自动找出需要的微命令组合,通过控制线发送给各执行部件执行,其中的每一个微命令组合又叫一条微指令。本实验用人工设置数据开关的方法来代替控制器生成微命令,完成一系列操作和任务。
    3.4实验内容与步骤
    1.运行虚拟实验系统,绘制实验电路,接好表3-1中列出的控制信号线,将控制信线分别接至电路图上方的数据开关上,并仔细检查一遍,确保连接正确,连接好的电路如图3.3所示。
    2.进行电路预设置。将DR1、DR2和AR的置1,时序发生器的Step置1。
    3.打开电源开关。
    4.求A+B,A从数据开关输入,B是存储器操作数,B的地址也从数据开关输入,运算结果在数据显示灯上显示。具体步骤如下:
    (1)准备好要使用的微命令,如表3-2所示。
    表3-2 A+B微命令
    在这里插入图片描述

    (2)设置控制信号:数据开关→DR1(0000011001010);将数据开关设置为A(00000011);
    单击时序发生器的start按钮,等待一个CPU周期后,数据开关上的值已存入DR1。
    (3)设置控制信号:存储单元地址→AR(0000011010010);将数据开关设为B的地址(00000010);单击start按钮,等待一个CPU周期后,地址已存入AR。
    (4)设置控制信号:存储器操作数→DR2(0000010000111);单击start按钮。等待一个CPU周期后,B的值已存入DR2。
    (5)设置控制信号:DR1+DR2→BUS(1001011000001),运算结果在数据灯上显示。
    5.计算 C-D→存储单元 E,数据 C、D 和地址 E 都从数据开关输入。
    (1)设计微命令,填入表3-3中。
    在这里插入图片描述

    表3-3 C-D→存储单元E微命令
    在这里插入图片描述

    (2)设置控制信号:数据开关→DR1( 0000011001010);将数据开关设置为C(00010111);单击时序发生器的start按钮。等待一个CPU周期后,C已存入DR1。
    (3)设置控制信号:数据开关→DR2( 0000011000110);将数据开关设置为D(00001000);单击start按钮。等待一个CPU周期后,D已存入DR2。
    (4)设置控制信号:存储单元地址→AR(0000011010010);将数据开关设置为E(00000000);单击start按钮。等待一个CPU周期后,地址E已存入AR。
    (5)设置控制信号:DR1-DR2→存储单元(0110000100001);单击start按钮。等待一个CPU周期后,运算结果已存入存储单元00H。
    (6)单击菜单中的“工具/存储器芯片设置”,查看存储单元00H的值是否正确,如果不正确,找到错误的原因,调试至正确为止,并将结果记录下来(截图)。
    6.计算F∧G→存储单元H。F和G都是存储器操作数,F、G的地址以及地址H都从数据开关输入。
    (1)设计微命令,填入表3-4中。
    表3-4 F∧G→存储单元H微命令
    在这里插入图片描述

    (2)设置控制信号:存储单元地址→AR(0000011010010);将数据开关设置为F的地址(00000100);单击start按钮。等待一个CPU周期后,地址已存入AR。
    (3)设置控制信号:存储器操作数→DR1(0000010001011);单击start按钮。等待一个CPU周期后,F已存入DR1。
    (4)设置控制信号:存储单元地址→AR(0000011010010);将数据开关设置为G的地址(00001000);单击start按钮。等待一个CPU周期后,地址已存入AR。
    (5)设置控制信号:存储器操作数→DR2(0000010000111);单击start按钮。等待一个CPU周期后,G已存入DR2。
    (6)设置控制信号:存储单元地址→AR(0000011010010);将数据开关设置为H(00001100);单击start按钮。等待一个CPU周期后,地址H已存入AR。
    (7)设置控制信号:DR1∧DR2→存储单元(1011110100001);单击start按钮。等待一个CPU周期后,运算结果已存入存储单元0CH。
    (8)单击菜单中的“工具/存储器芯片设置”,查看存储单元0CH的值是否正确,如果不正确,找到错误的原因,调试至正确为止,并将结果记录下来(截图)。
    3.5 实验结果
    本实验需要记录的实验结果如下:
    1.首先,按要求设计微命令并填入表3-3中;然后,将对应实验步骤中的括号内容补充完整;最后,截图记录运算结果。
    在这里插入图片描述

    2.首先,按要求设计微命令并填入表3-4中;然后,将对应实验步骤中的括号内容补充完整;最后,截图记录运算结果。

    在这里插入图片描述

    3.6 思考与分析

    1. 总线的功能是什么?按连接部件可以分为几类?此实验中的总线属于哪一类?
      总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束。按连接部件可以分为片内总线、系统总线和通信总线。此实验中的总线属于系统总线。
    2. 单总线结构有什么特点?多总线结构相对于单总线结构有什么优势?
      单总线结构的优点是控制简单方便,扩充方便。双总线结构又分为面向CPU的双总线结构和面向存储器的双总线结构。将较低的I/O设备从单总线上分离出来,实现存储总线和I/O总线分离。提高了I/O设备的性能,使其更快地响应命令,提高系统吞吐量。
    3. 什么是微命令? 什么是微操作?它们与各功能芯片如74LS181、6116有什么关系?
      微命令 就是控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令。
      微操作 是相对于指令完成的功能而言的,指的是一个部件能够完成的基本操作,也是最小的具有独立意义的操作。
      微命令与各功能芯片之间是控制与被控制的关系。微操作是各功能芯片能够完成的最基本的操作。
    展开全文
  • 机组满分实验报告.rar

    2020-09-09 21:57:55
    一位很棒的老师设计的原创实验,我们作为作业来对计算机组成原理这门课程进行全面的了解,不得不说这个实验对机组的学习起到了很大的帮助!加油!
  • 多思计算机组成原理实验五:总线与微命令

    千次阅读 多人点赞 2021-06-10 22:06:26
    实验电路: 微命令&电路图: https://download.csdn.net/download/weixin_43924621/19555682 实验结果:

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    数据通路总框图

    在这里插入图片描述实验电路:
    实验电路

    在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    微命令&电路图:

    https://download.csdn.net/download/weixin_43924621/19555682

    实验结果:
    A+B:
    A+B结果

    C-D:
    在这里插入图片描述F^G…

    展开全文
  • 计算机组成原理实验实验报告报告——总线传递实验实验报告内容包括详细实验步骤、具体实验代码、实验结果、实验心得等
  • 多思计算机组成原理实验四:程序控制器实验 实验四电路
  • 包括具体的实验报告,详细说明。流程图以及仿真截图,总结等。 报告具体步骤: 1。课程设计目的 2. 开发工具选择 3. 方案选择 4.指令系统设计 5. 模型机框图设计 6. 指令格式的设计 7. 程序流程图 8. ...
  • 指令的实现其实就是前两个实验的结合,实验二嘛是需要手工操作开关控制运算器的运行,而实验三嘛则是通过提前存好指令,然后让字存储器实现自发的顺序运行,两者结合起来不就是一个可以自发运算的程序啦,话不多说...
  • 合肥学院计算机组成原理实验四.doc计算机科学技术系实 验 报 告专业名称 软件工程课程名称 计算机组成原理项目名称 程序控制器实验班 级学 号姓 名同组人员实验日期 2015.5.12一、实验目的要求(1)程序控制器...
  • 计算机组成原理 - 实验报告

    万次阅读 2016-12-10 10:58:14
    第一次实验 手动实验环境 十六位机运算器实验 第二次实验 通用寄存器实验 准双向I/O口实验 地址总线组成实验 第三次实验 十六位数据总线实验 存储器读写实验 指令总线运用实验 第四次实验 控制器实验
  • 实验1 运算器实验 3 实验2 存储器实验 8 实验3总线与微命令实验 14 实验4微程序控制器实验 23 实验5 简单模型机实验 32 实验6 复杂模型机实验 42
  • 燕大汇编实验

    2021-06-04 19:51:50
    1. 本实验要求在DEBUG状态下输入汇编源程序,并用DEBUG命令进行调试。用单步跟踪的方法验证指令的功能。 2. 以下是给定的参考程序,并在实验时在每条指令的“; ”符号右边按要求填写指令的执行结果。 三、实验仪器 ...
  • 针对机载信息采集系统可靠性、数据管理高效性以及硬件成本的需求,介绍了基于硬件描述语言Verilog HDL设计的SDX总线与Wishbo ne总线接口转化的设计实现,并通过Modelsim进行功能仿真,在QuartusⅡ软件平台上综合,...
  • 计算机组成原理实验说明书_程序控制器实验_西安唐都.pdf
  • 由于CAN总线的数据通信具有卓越的特性及极高的可靠性,因而非常适合工业过程监控设备互连,也是最有前途的现场总线之一。由于CAN总线的特点,使得其广泛地应用于电力、航空航天、治金、交通工具、机器人、医疗设备、...
  • 随后出现的PXI技术,充分利用了现有的计算机总线技术,降低了测试系统的成本,但是,随着PC产业的高速发展,基于计算机接口的测试设备生命周期往往较短。这对于大多需要持续服务数十年的测试系统来说显然是无法接受...
  • 实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf实验程序设计实验.pdf...
  • 嵌入式处理器结构应用实验指导书-11.10.24
  • 计算机组成原理实验程序控制实验

    万次阅读 多人点赞 2021-02-07 15:20:32
    学生实验报告 实验课名称:计算机组成原理 实验项目名称:微程序...微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行,即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件工作的微命令序列,完成数据传送和各种处理操
  • 本文介绍了一种应用LM35温度传感器和PICMicro的温度检测节点的设计方案,用于检测在模拟汽车电子点火的过程中,电子点火模块的核心模块温度和环境温度,将阐明模块结构、工作原理及采样值量化的方法。
  • Arduino资料与实验.doc

    2020-04-20 15:18:48
    罗列了25个关于Arduino的实验,典型的实验案列,简单易上手,操作简单,方便大家学习掌握Arduino的开发知识!
  • 介绍一种新型的DCS总线接口设备的硬、软件的设计实现过程,该设备能够使MCGS组态软件接入DCS总线成为控制系统,实现信息采集、传输和控制功能。该接口设备使用LPC2136作为处理器,面向的DCS系统使用RS485线路...
  • CAN(Controller Area Network)总线又称为控制局域网,是一种多主方式串行通信协议,能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制。由于CAN总线具有造价低、通信速度快、可靠性高、实时性强等突出优点,在汽车行业、...
  • 微命令字段中每一位表示一个微命令 ;微程序控制存储器 电路图;T1源部件?总线BUS;微地址寄存器和地址转移逻辑;时序发生器 电路图;初始化过程 时钟CLK接在MANUAL_CLK端令RESET=1则#CLR=0清零微地址寄存
  • 控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx控制器技术实验报告9页.docx...
  • 控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器技术实验报告9页.pdf控制器...
  • 实验10 基于CAN总线的超声波测距仪设计实验 利用CAN总线来实现数据的传送。 文章目录代码讲解(c8t6)温度传感器ds18b20超声波测距main.c中的whileCAN通信代码讲解(zet6)main.c 代码讲解(c8t6) 温度传感器ds18b...
  • TD-CM3实验系统一套三、实验原理程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行,即将当前指令的功能转换成可以控制的硬件逻辑部件的为命令序列,完成数据传送和个汇总处理操作,他的执行方法是将控制各部件的...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 5,096
精华内容 2,038
关键字:

总线与微命令实验