计算机组成与体系结构实验教案

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1、安徽大学本科教学课程教案课程名称：　计算机组成与体系结构实验　　　课程代码：　　　ZH36137　　　　　　　开课单位：　　安徽大学计算机科学与技术学院授课教师：赵姝；陈洁；周勇；段震；刘峰　　　　职称/学位：教授；副教授；高工；讲师；讲师　　　开课时间：二○一六至二○一七学年第二学期课程基本情况课程编号ZH36137课程名称计算机组成与体系结构实验教学单位安徽大学计算机科学与技术学院课程学分1考核方式□考试　　■考查　　□其他方式：课程类别□公共基础课　■专业必修课（包括专业基础课和专业核心课）　□专业选修课□人文与科技素质教育课　□

2、其他课程学时数总学时：　　34　　　　理论学时：　　0　　　　实验学时：　　34　　　任课教师赵姝职称教授教师来源■本校教师□外聘教师使用教材■统编教材　　□自编教材或讲义书名作者出版社出版时间教材计算机组成原理实验与指导周勇安徽大学计算机学院2007.4教学参考用书计算机组成原理（第三版）白中英科学出版社2002年计算机组成原理（第二版）王诚清华大学出版社2003年计算机组成原理唐朔飞高等教育出版社2005年第　1　次课程教案实验一:算术逻辑运算实验一、实验目的1、掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。2、验证运算功能发生器（74LS

3、181）的组合功能。二、实验内容运用算术逻辑运算器进行算术运算和逻辑运算。三、实验学时4学时。四、实验仪器1、ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台2、排线若干五、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。数

4、据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。图1-l运算器数据通路图图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接,其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关START，即可获得实验所需的单脉冲。六、实验步骤l、按图

5、1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）图1-2算术逻辑运算实验接线图2、用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S

6、3S2S1S0MCN=111111，并将控制台单元的开关SP03打在“STEP”,SP05打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T4的正脉冲是通过按动一次控制台单元的触动开关START来产生的。置数完成以后，检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（SW_G=1），打开ALU输出三态门（ALU_G=0），使ALU单元的输出结果进入总线。当设置S3、S2、S1、S0、M、CN的状态为111111时，数据单元的指示灯显示DR1中的数；而设置成1010

7、11时，数据单元的指示灯显示DR2中的数，然后将指示灯的显示值与输入的数据进行对比。3、验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）74LS181的功能见表1-1，可以通过改变S3S2S1S0MCN的组合来实现不同的功能，表中“A”和“B”分别表示参与运算的两个数，“+”表示逻辑或，“加”表示算术求和。表1-174LS181功能表S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）CN=1无进位CN=0有进位0000F=F=A加1F=0001F=F=（）加1F=0010F=F=（）加1F=0011F=0减1F=0F=0100

8、F=加F=加加1F=0101F=（）加F=（）加加1F=0110F=减减1F=减F=0111F=减1F=F=1000F=加F=加加1F=1001F=加F=加加1F=1010F=（）加F=（）加加1F=101