计算机组成原理实验指导书..doc

计算机组成原理实验指导书 基于TDS-CE+试验仪 孔祥玉 编 济南大学信息学院硬件与接口实验室 2009年9月 目 录 一 概述……………………………………………………………………………………….....1 二 常用数字集成电路………………………………………………………………………….1 三 TDS-CE+的结构及使用中的注意事项……………………………………………..………8 四 运算器组成实验……………………………………………………………………………11 五 半导体存储器实验………………………………………………………………….………14 六 数据通路与故障分析实验…………………………………………………………………..16 七 指令系统设计实验…………………………………….……………………………………20 八 微程序控制器设计实验……………………………………………………………………. 26九 模型机的设计………………………………………………………………………………..30 实验和课程设计指导书 本章首先介绍了实验中可能用到的一些数字IC器件，随后详细介绍了运算器实验、半导体存储器实验、数据通路与故障分析实验、微程序控制器组成实验、CPU组成与指令周期执行实验等，模型机的设计与调试作为课程设计。 一 概述 通过该实验课的学习，你能够培养自己分析问题和解决问题的能力，并增强你的实践和动手能力。在教学中明确地提出具体的要求和目标，并有计划地去实现这些目标。 完成本实验课的教学内容后，要达到的目标是: ⑴进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系和来龙去脉，完整地建立计算机的整机概念。 ⑵培养自己的独立工作能力，在实践活动中，综合运用所学知识，积累经验，增长才干。 ⑶培养严谨的科研作风，使自己利用已学过的理论知识和实验技能，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，进一步加强实验技能的训练。 实践性教学环节分为以下两个过程进行: 组成原理实验 组成原理实验重点是学习知识，实验内容与理论教学紧密配合，作为课程教学计划的一部分共安排五个基本实验:(1)运算器组成;(2)半导体存储器组成;(3)数据通路组成与故障分析;(4)指令系统设计实验;(5) 微程序控制器组成实验；每个实验安排2到3节课的时间。 课程设计 课程设计是在本课程结束后安排的一次大型实践性教学环节，侧重于能力培养，时间相对集中。要求学生自行设计自行组装调试一台8位字长、至少5条指令组成的模型计算机，并达到程序能正确运行的水平。课程设计可真正给学生创造一次亲自动手实践的机会，使其动手能力得到较大的提高。 二 常用数字集成电路 本节从使用的角度介绍一些实验电路中用到的以及课程设计时可能要选择的一些中大规模数字功能器件。 逻辑门电路 常用的芯片有两输入四与非门（74LS00）、六位反向器（74LS04）、两输入四与门（74LS08）、四输入两与非门（74LS20）等。图1和表1给出了以上部件的逻辑图。 74LS00 74LS08 74LS20 74LS04 A B Y A B Y A B C D Y 1A Y 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 A\B\C\D中任一个或几个为0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 译码器 常用的译码器有双2:4译码器(74LS139，74S139)、3:8译码器(74LS138，74S138)、4:16译码器(74LS154)和4:10译码器(74LS42)等。 图2给出了两种译码器的引脚图，表3表4分别列出了74LS138，74LS139的功能表，74LS139在一个芯片中有两个完全独立的2:4线译码器，工作原理与3 :8线译码器类似，注意两个芯片都有自己的工作使能端。 使能输入 选择输入 输 出 G1 G2A G2B C B A 1 0 0 X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1