计算机组成原理实验指导 Page 1 of 5 实验硬件环境简介 系统构成 TDN-CN计算杋组成原理实验箱由八个功能模块单元构成,各功能模块的名称及包含的主要器件如表 所示 表1- TDN-CM系统构成 电路名称 主要电路内容 运算器单元 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通 (ALUUNIT) 道内部总线 程序存储器单元 RAM616、地址寄存器、地址移位寄存器 (PRAMUNIT 微控器单元 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其 ( MCROCONTROLLERUNIT)编程器、逻辅译码单元、时序电路 逻辑信号测量单元 两路逻辑信号PC示波器12131313131 单片机控制单元 控制单片机、RS-232C串口等 (PC UNIT) IO单元 开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机 电源 采用高效开关电源、输出为5V2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉 24键键盘和8位LED显示、打印机接口 系统主要元件配置 系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示 表12实验板的主要元件配置 名称 器件型号 数量 运算器 74LSI81 2 移位器 74LS299 mhtml:file/:Documents\desktopldocslwww.xiaoKudang.com教育科硏\高等教育.2022/0207
实验硬件环境简介 一． 系统构成 TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表 1-1所示。 表1-1TDN-CM系统构成 二． 系统主要元件配置 系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示 表1-2 实验板的主要元件配置 电路名称 主要电路内容 运算器单元 (ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通 道内部总线 程序存储器单元 (PRAMUNIT) RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器 微控器单元 (MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其 编程器、逻辅译码单元、时序电路 逻辑信号测量单元 两路逻辑信号PC示波器12131313131 单片机控制单元 （PC UNIT) 控制单片机、RS-232C串口等 I/O单元 开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉 电源 采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉 24键键盘和8位LED显示、打印机接口 名称 器件型号 数量 运算器 74LS181 2 移位器 74LS299 1 计算机组成原理实验指导 Page 1 of 5 mhtml:file://E:\Documents\Desktop\docs\www.xiaokudang.com\教育科研\高等教育... 2022/02/07
计算机组成原理实验指导 Page 2 of 74LS273 通用寄存器 74LS274 3 指令程序存储器 SRAM6116 指令寄存器 74LS273 程序计数器 74LS161 74LS175 时序发生器 74LS74 拨动开关 启停控制器 微动开关 微程序控制存储器|E2PRoM2816 2112232 74LS273 微指令寄存器 74LS175 微地址寄存器 74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 555 信号源 74LS123 电位器 2 显示灯 发光二极管 8 机内电源 5V、±12V输出 8 单片机 89C51 MC1488 串行通讯接口 MC148 9针插座 实验用元件 排线若干 mhtml:file/:Documents\desktopldocslwww.xiaoKudang.com教育科硏\高等教育.2022/0207
通用寄存器 74LS273 2 74LS274 3 指令程序存储器 SRAM6116 1 指令寄存器 74LS273 1 程序计数器 74LS161 2 时序发生器 74LS175 1 74LS74 1 启停控制器 拨动开关 2 微动开关 2 微程序控制存储器 E 2PROM2816 3 微指令寄存器 74LS273 2 74LS175 1 微地址寄存器 74LS74 3 编辑运行方式开 三态开关 1 信号源 555 1 74LS123 1 电位器 2 显示灯 发光二极管 8 机内电源 |5V、±12V输出 8 单片机 89C51 1 串行通讯接口 MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1 实验用元件 排线若干 计算机组成原理实验指导 Page 2 of 5 mhtml:file://E:\Documents\Desktop\docs\www.xiaokudang.com\教育科研\高等教育... 2022/02/07
计算机组成原理实验指导 Page 3 of 5 系统单元电路简介 运算器单元( ALU UNIT) 算器电路单元由两部分组成:运算器单元( ALU UNIT)和寄存器堆单元( REG UNIT),运 算器运算器电路单元位于实验板的左部,其中标有“ ALU UNIT”。 运算器单元( ALU UNIT)由以下几部分的组成 (1)数据暂存器:由两个位寄存器DRl和DR2组成; (2)8位ALU:由两片74LS181串联而成 (3)8位的移位寄存器:由一片74LS299实现 (4)三态缓冲输出:由三门74LS245通过排线将8位ALU的输出连接到数据总线; (5)进位标志和零标志控制电路:由通用阵列逻辑GAL和74LS74实现 (6)进位标志和为零标志指示灯 寄存器单元( REG UNIT)的组成 由3片LS374分别组成3个8位的寄存器,这三个寄存器的输入已连接至总线,而输出共用一个RJ1引 出,待用排线连至总线 2.存贮器单元( PRAM UNIT) 程序存贮单元位于实验板的中部,其中标有“ PRAM UNIT”,它包括程序存贮器SRAM、地址 寄存器AR、程序计数器PC及位地址显示灯。单元中程序计数器、地址寄存器的输入已接至总线, 而程序计数器的输出排针ADJ6及程序存贮器的输出排针ADJ5待用排线接至总线 3.指令寄存器单元( INS UNIT) 指令寄存器单元位于实验板的右下部,其中标有“ INS UNIT”,由一片74LS273构成,构成模 型机时用它作为指令译码器电路的输入,实现程序跳转控制。 4.时序电路单元( STATE UNIT) 时序控制单元位于实验板的右上部方,标有“ STATE UNIT”,其电路由四部分组成:消抖电 路(KK1)、时序控制(TSl、TS2、TS3、TS4)、时钟信号源(φ)、拔动二进制开关组 (STOP、STEP)。使用时只须将φ与信号源输出的插孔相连,然后按动 START(KK1)根据 mhtml:file/:Documents\desktopldocslwww.xiaoKudang.com教育科硏\高等教育.2022/0207
三． 系统单元电路简介 1． 运算器单元（ALU UNIT） 运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运 算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。 运算器单元（ALU UNIT）由以下几部分的组成 （1） 数据暂存器：由两个位寄存器DR1和DR2组成； （2） 8位ALU：由两片74LS181串联而成； （3） 8位的移位寄存器：由一片74LS299实现 （4） 三态缓冲输出：由三门74LS245通过排线将8位ALU的输出连接到数据总线； （5） 进位标志和零标志控制电路：由通用阵列逻辑GAL和74LS74实现 （6） 进位标志和为零标志指示灯 寄存器单元（REG UNIT）的组成 由3片LS374分别组成3个8位的寄存器，这三个寄存器的输入已连接至总线，而输出共用一个RJ1引 出，待用排线连至总线。 2． 存贮器单元（PRAM UNIT） 程序存贮单元位于实验板的中部，其中标有“PRAM UNIT”，它包括程序存贮器SRAM、地址 寄存器AR、程序计数器PC及位地址显示灯。单元中程序计数器、地址寄存器的输入已接至总线， 而程序计数器的输出排针ADJ6及程序存贮器的输出排针ADJ5待用排线接至总线。 3． 指令寄存器单元（INS UNIT） 指令寄存器单元位于实验板的右下部，其中标有“INS UNIT”，由一片74LS273构成，构成模 型机时用它作为指令译码器电路的输入，实现程序跳转控制。 4． 时序电路单元（STATE UNIT） 时序控制单元位于实验板的右上部方，标有“STATE UNIT”，其电路由四部分组成：消抖电 路（KK1）、时 序 控 制（TS1、TS2、TS3、TS4）、时 钟 信 号 源（φ）、拔 动 二 进 制 开 关 组 （STOP、STEP）。使用时只须将φ与信号源输出的插孔相连，然后按动START （KK1）根据 计算机组成原理实验指导 Page 3 of 5 mhtml:file://E:\Documents\Desktop\docs\www.xiaokudang.com\教育科研\高等教育... 2022/02/07
计算机组成原理实验指导 Page 4 of 5 STOP及STEP的状态,T1到T4将输出有规则的方波信号。 5.微程序控制电路( MICRO- CONTROL UNIT) 微程序控制电路的功能比较复杂,这里只介绍其实现的基本功能,在微程序控制器工作原理实 验(实现三)中会对其内部结构作详细的说明。 微程序控制电路的主要功能是:首先根据每条指令的功能,安排其执行的各步骤,每一个步骤 对应一个微指令,编写微程序并将其写入到控制存贮器2816E2PROM中,在程序执行时微程序控 制电路接受机器指令的操作码,使控制转向相应机器指令对应微程序的首条微指令,再通进过由 CLK引入的时序节拍脉冲的控制,来对微指令依次读出。实验板上的 MICRO CONTROLLER单元 中的MD0MD23共24位显示灯显示的状态即为从控存中读出的微指令。然后,其中几位再经过译 码,一并产生实验板所需的控制信号,将它们加到数据通路中的相应的控制位,来对该条机器指 令的功能进行解释和执行。当该条机器指令执行完毕后,再取出下一条机器指令的操作码来执行 其对应的微程序.这样周而复始,就可以实现机器指令程序的运行。 系统布局图 mhtml:file/:Documents\desktopldocslwww.xiaoKudang.com教育科硏\高等教育.2022/0207
STOP及STEP的状态，T1到T4将输出有规则的方波信号。 5． 微程序控制电路（MICRO-CONTROL UNIT） 微程序控制电路的功能比较复杂，这里只介绍其实现的基本功能，在微程序控制器工作原理实 验（实现三）中会对其内部结构作详细的说明。 微程序控制电路的主要功能是：首先根据每条指令的功能，安排其执行的各步骤，每一个步骤 对应一个微指令，编写微程序并将其写入到控制存贮器2816E2PROM中，在程序执行时微程序控 制电路接受机器指令的操作码，使控制转向相应机器指令对应微程序的首条微指令，再通进过由 CLK引入的时序节拍脉冲的控制，来对微指令依次读出。实验板上的MICRO CONTROLLER单元 中的MD0-MD23共24位显示灯显示的状态即为从控存中读出的微指令。然后，其中几位再经过译 码，一并产生实验板所需的控制信号，将它们加到数据通路中的相应的控制位，来对该条机器指 令的功能进行解释和执行。当该条机器指令执行完毕后，再取出下一条机器指令的操作码来执行 其对应的微程序……这样周而复始，就可以实现机器指令程序的运行。 四． 系统布局图 计算机组成原理实验指导 Page 4 of 5 mhtml:file://E:\Documents\Desktop\docs\www.xiaokudang.com\教育科研\高等教育... 2022/02/07
计算机组成原理实验指导 Page 5 of 5 6∽ 你 mhtml:file/:Documents\desktopldocslwww.xiaoKudang.com教育科硏\高等教育.2022/0207
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