计算机组织与体系结构

目录

一 基本运算器实验 1 1、实验目的 1 2、实验设备 1

3、实验原理 1 4、实验步骤 2 5、实验体会 4 二 静态随机存储器实验 5 1、实验目的 5 2、实验设备 5 3、实验原理 5 4、实验步骤 6 5、实验体会 7 三 微程序控制器实验 8 1、实验目的 8 2、实验设备 8 3、实验原理 8 4、实验步骤 9 5、实验体会 11

一 基本运算器实验

1 实验目的

(1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 2 实验设备

PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。 3 实验原理

本实验的原理如图 1 所示。

运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器 A和暂存器 B，三个部件同时接受来自 A 和B 的数据（有些处理器体系结构把移位运算 器放于算术和逻辑运算部件之前，如 ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号 S3 S0 和 CN 来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为 ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志 FC，在运算结果输出前，置 ALU 零标志。ALU 中所有模块 集成在一片 FPGA 中。

逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此 对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现。每一 个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：

(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使 用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接 0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在 4 位矩阵中 使用‘右 1’和‘左 3’对角线来实现右循环 1 位。

(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是 0 填充，具体由相应的指令控制。使 用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判 （4）实验连线图如图2

实验原理图

1

实验接线图2

4 实验步骤

(1) 按图1-1-5连接实验电路，并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。

(2) 将时序与操作台单元的开关KK2置为 单拍 档,开关KK1、KK3置为 运行 档。

(3) 打开电源开关，如果听到有 嘀 报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。然后按动CON单元的CLR按钮，将运算器的A、B和FC、FZ清零。

(4) 用输入开关向暂存器A置数。

① 拨动CON单元的SD27 SD20数据开关，形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为 1 ，灭为 0 。

② 置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数01100101置入暂存器A中，暂存器A的值通过ALU单元的A7 A0八位LED灯显。 (5) 用输入开关向暂存器B置数。

① 拨动CON单元的SD27 SD20数据开关，形成二进制数10100111（或其它数值）。 ② 置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数10100111

置入暂存器B中，暂存器B的值通过ALU单元的B7 B0八位LED灯显示。 (6) 改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，然后按表1-1-1置S3、S2、S1、S0和Cn的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、S0为0010，运算器作逻辑与运算，置S3、S2、S1、S0为1001，运算器作加法运算。

如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果（软件使用说明请看附录一），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图，如图1-1-6所示。进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单节拍】”，其作用相当于将时序单元的状态开关KK2置为 单拍 档后按动了一次ST按钮，数据通路图也会反映当前运算器所做的操作。

重复上述操作，并完成表如下：

5 实验感受

二 1 实验目的

掌握静态随机存储器 RAM 工作特性及数据的读写方法。 2 实验设备

PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。

静态随机存储器实验

3 实验原理

实验所用的静态存储器由一片 6116（2K×8bit）构成（位于 MEM 单元）。 6116 有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线），其功能如表 2-1-1 所示，当片选有效（CS=0）时，OE=0 时进行读操作，WE=0 时进行写操作，本实验将 CS常接地。

由于存储器（MEM）最终是要挂接到 CPU 上，所以其还需要一个读写控制逻辑，使得 CPU 能控制 MEM 的读写，实验中的读写控制逻辑如图 2-1-2 所示，由于 T3 的参与 …… 此处隐藏：3581字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……