计算机组成原理实验箱介绍

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时间:2019-06-17

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1、计算机组成原理实验箱介绍实验系统由实验箱、PC机、软件三大部分组成。本课程围绕实验箱组织教学,通过在实验箱上的一系列实验来学习计算机的基本工作原理。实验箱包含七个部分:实验箱简介(1)1.数据处理部件:有运算单元ALU、累加器A、暂存器W、寄存器组R0-R3、直通门D、左移门L、右移门R、进位标志灯RCy、零标志灯Rz、中断向量寄存器和码健IA、中断请求标志灯REQ、中断响应标志灯ACK、程序计数器PC、指令寄存器IR、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST和存储器EM等经典计算机的基本数据处理部件部件。实验箱简介(2)这是实验箱的

2、主体,我们的实验就是要指挥这些部件协调工作,来完成计算机的各种基本任务,从感性认识到理性认识来逐步掌握计算机的最基本工作原理。为理解各种现代计算机、理解各种软件的最根本工作过程打好基础。2.微程序结构部件:有微程序计数器uPC、微程序存储器uM、微程序运行周期指示灯RT1和RT0。它们用于学习微程序结构对指令译码的工作原理。实验箱简介(3)3.组合逻辑结构部件:由(编程)组合逻辑芯片(in-systemIC)LC4256V和它的I/O引脚及指令周期指示灯CT0和CT1组成。用于学习由组合电路构成的指令译码器的工作原理,这部分内

3、容将在《在系统编程技术及应用》课程中学习。这两部分各是计算机指令的自动译码方式之一,任一时刻只能使用一种方式,由拨动开关KC选择。实验箱还提供人工译码方式,见输入通道部分。4.输入通道:有电键和键盘两种形式,是实验中的主要操作部件。电键k0~k15用于人工以电平形式发出控制命令(机器指令),k16~K23用来设定输入数据,这是第三种译码方式,用于学习“译码器”的工作原理。键盘用于以代码形式发出控制命令(针对实验箱提供的两种自动译码方式)和数据,用于学习“机器指令码”的实质,进而学习“程序指令”的控制原理,再进而理解“程序”的控

4、制原理,液晶显示器用于辅助和显示键盘的输入。实验箱简介(4)5.输出通道:由散布于各处的数码管、发光管和液晶显示器组成。数码管用于指示所在处寄存器的值,发光管用于指示总线或标志位状态,液晶显示器用于显示键盘输入、机器状态和某些处理结果。是实验中观察操作结果和实验现象的部件。实验箱简介(5)训练有素的实验者在实施任何一个操作之前,会事先判断输出通道应有的反应,在实施操作时会注视输出通道,以观测反应是否与判断一致,从而证实或修正对本次操作的功能的理解,并有机会抓住奇异现象——“新发现”的瞬间闪光。养成这样的工作作风会终身受益。6.

5、总线:任何计算机系统都有数据总线、地址总线和控制总线。数据总线:设备上以白色粗线标出走向,并标有DBUS字样和指示灯。实验箱简介(6)数据输入通道:由下部左侧的8位电键(K16~k23)赋值,向右转直接连到插座J3;向左连到输入锁存器IN,然后连到插座J2;再由8位扁平线把J2或J3同J1相连,使数据进入数据处理部件。数据输出通道:由数据处理部件的各部件产生数据,经数据总线的(最上面部分)送到输出锁存器,经数码管显示。地址总线:设备上以白色粗线标出走向,并标有ABUS字样和指示灯。地址总线上的信号是存储器(EM)的地址,而这个

6、地址在这个经典机模型中总是由指令发出的,所以,ABUS只在PC、EM和MAR间存在。实验箱简介(7)控制总线:指令和微指令结构译码的控制总线设备上以白色粗线标出走向,并标有IBUS字样和指示灯。组合逻辑译码的控制总线没有标出,但实际上也是这个通路(因为拨动开关KC保证二者只有一个工作)。实验箱简介(8)人工译码(用电键)产生的控制总线由实验者用导线连接。(注意相邻线使用不同的颜色,以便检查线路。)7.外围芯片实验界面:由数据/地址总线接口、显示单元和扩展单元组成。数据/地址总线接口以单线接插的形式实现这两类总线与外围芯片的连接

7、。显示单元以8位数码管方式显示数据,以单线接插的形式与外围芯片的连接。扩展单元用于插入外围芯片,由40脚IC快插插座、单线接插口、常用信号输出接插口组成。为方便引脚数少于40的外围芯片使用,面板上画出了16、20、40三种引脚对应的插孔编号:I16、I20和I40。连接方法与《数字逻辑实验课相同》。实验箱简介(9)实验箱上还有系统复位键、RS232接口、TGAT接口、转移逻辑电路、时钟发生电路(CK)、电源等辅助部件。实验箱基本操作1.启动:打开实验箱右侧面的电源开关,各数码管显示不同初值。2.手动模式:按一下实验箱的复位按钮

8、(RST),然后按小键盘的(TV/ME)键三次,液晶屏显示“hand……”后进入此模式。当采用人工译码方式时,使用此工作模式。这时控制总线信号由人工用K0~k15产生。数据总线的输入值由人工用K16~k23产生,并经J3通过8位扁平线和J1进入数据处理部件。3.自动模式:实验

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