计算机组成原理实验讲义_2012版

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1、第二章部件实验本章共设有二个实验，是为课程设计整机实验而准备的。从逻辑功能上讲，每个实验都可以是CPU整机实验中的一部分，但从实验本身来说，它又可具有一个独立的逻辑功能，每个实验的逻辑规模，其用片数均在十片左右。学生可以通过这些实验积累一定的实验经验和技巧，熟悉一些中、大规模集成电路的使用方法，提高逻辑设计能力，为整机实验打下基础。实验一总线及半导体静态存储器实验一、实验目的(1)熟悉连接总线的逻辑器件特性和总线传送的实现方法。(2)掌握半导体静态存储器的存取方法。总线与存储器是两个内容不同的实验，为了使实验更加紧凑与实用，现将

2、它们列入同一个实验中。这种安排可以使对存储器的操作环境更符合实际使用情况，不仅便于加深对存储部件基本工作原理的理解，而且还有助于熟悉总线的结构和使用方法。通过该实验，可以掌握在总线上扩充部件的方法，为后续的整机实验打好基础。二、实验原理1、总线及其连接电路计算机中部件的连接方式有分散连接和总线连接两种方式，总线连接是最常见的一种方法，其最大优点是可扩展性好、易实现操作标准化。总线是计算机各部件之间连接的一组信号线，是部件之间传送信息的公共通路。采用总线结构(总线连接方式)的计算机中，其CPU(或处理器)、内存和外部设备等都仅与总

3、线连接和进行信息交换。为了实现操作标准化，需对内存和外部设备进行编址，外部设备与内存可统一编址，亦可独立编址。由于总线传送的目标部件通常仅有一个，因此，总线数据传送需通过地址信号、数据信号和控制信号实现，且信号有一定时序要求。为了保证数据传送的正确性，数据传送过程中，应只有源部件能够发送数据，非源部件不允许向总线传递数据，其输出数据线应呈高阻状态。为了满足部件与总线连接的输入、输出、高阻要求，通常在部件与总线间增加专用的器件实现连接。通常，用于部件与总线连接的器件有两种：TSL器件(三套总线电路或输出带三态电路的逻辑器件)和OC

4、器件(集电极开路的门电路)。由于集电极开路门构成总线电路时要考虑到负载能力、阻抗匹配等问题，因而仅适用于小规模的总线场合，故目前已渐渐地为TSL器件所替代。实用的TSL器件有多种，就74系列集成电路而言已有几十种，其中三态电路总线1器件有总线缓冲器/驱动器/接收器、总线发送器等，如74LS240、74LS241和74LS244等都是八总线缓冲器/驱动器/接收器，74LS242和74LS243是总线收发器。还有不少输出带三态电路的器件，如D触发器、D锁存器等，它们是可以直接挂上总线的。如74LS373是带三态输出的八D锁存器，74

5、LS374是带三态输出的八D触发器。建立总线应遵守以下原则：(1)分时性：即挂在总线上的各总线驱动器(发送端)不允许同时向总线发送信息。(2)一致性：即同一总线中所用的连接总线的器件类型应一致。如均选用三态门(TSL)。2、半导体静态存储器实验中半导体静态存储器选用的是128K×8位静态存储器HM628128，其引脚如图2-1所示。HM628128是128K×8b的随机访问存储器(RAM)，它有17根地址线(A0～A16)，8位数据线(I/O0～I/O7)，1个写控制端(WE)，1个读控制端(OE)，2个片选端(CS1、CS2)

6、。图2‐1静态存储器HM628128外部引脚对静态存储器(SRAM)HM628128的操作有读、写两种，每种操作大体上均有2个步骤，操作过程中片选端信号必须一直处于有效状态(CS1＝0、CS2＝1）。读操作时，先送入地址和读命令(OE＝0、WE＝1)，然后接收所读数据。写操作时，先送入地址和写命令(OE＝1、WE＝0)，然后送入所写数据。实验中，HM628128已固定连接在实验装置上。实验装置中，HM628128的数据线I/O0～I/O7已连接到了数据总线D0～D7上（同时也连接到下载板的连接插座上），地址线、读写控制线和片选线

7、等都已连接到所引出的插孔上，以及下载板的连接插座上。因此，HM628128可以与下载板上的可编程器件协同工作，也可以通过所引出插孔与其它电路连接。具体可直接查看实验装置上的标识符。3、部分逻辑芯片介绍（1）八三态门74LS24574LS245是一种双向的8位三态门，其外部引脚如图2-2所示。2图2-2双向八三态门74LS245外部引脚其中，E为芯片使能控制，DIR为数据传输方向控制。DIR＝0，数据由B0～B7流向A0～A7；DIR＝1，数据由A0～A7流向B0～B7；E＝0，允许数据传输；E＝1，不允许数据传输（高阻）。74L

8、S245有A→B传输、B→A传输、保持高阻3种工作状态。A→B传输时使E＝0、DIR＝1，B→A传输时使E＝0、DIR＝0，保持高阻时使E＝1即可。（2）八D触发器74LS57374LS573是一种8位D触发器，其外部引脚如图2-3所示。图2-3八D触发器74L