计算机组成原理课程设计-Read课件.ppt

1、v一、一、Yy-z02模型机系统的基本结构模型机系统的基本结构Yy-z02模型机系统的基本结构模型机系统的基本结构存储存储器器总线总线PCPC微机微机R S -R S -232232运算器运算器 寄存器寄存器报警报警中断中断输入输出输入输出主控器（微控）主控器（微控）手动开关手动开关指令指令地址地址时钟时钟逻辑分析及监测逻辑分析及监测（单片机）（单片机）返回返回做实验之前，要认真学习各做实验之前，要认真学习各相关部件的工作原理。相关部件的工作原理。短路器：用于把每个部件挂上总线短路器：用于把每个部件挂上总线BUS信号线：是每个部件的控制信号线，实验信号线：是每个部件的控制信号线，实验时需要手工

2、连接。时需要手工连接。返回返回由一套监控电路组成，监视实由一套监控电路组成，监视实验过程中总线上是否发生数据冲突：验过程中总线上是否发生数据冲突：如果总线上如果总线上：发出报警：发出报警信号信号：不发报警信号：不发报警信号返回返回返回返回v熟悉实验台结构及操作。熟悉实验台结构及操作。v掌握简单运算器的数据传送通路。掌握简单运算器的数据传送通路。v验证运算器功能发生器验证运算器功能发生器(74LS181)的组的组合功能。合功能。返回返回v（一）实验原理逻辑框图（一）实验原理逻辑框图v（二）实验相关单元（二）实验相关单元1、ALU Unit2、 Input Device3、BUS Unit4、Ma

3、nual Unit5、Clock Unit 返回返回（一）实验原理逻辑框图（一）实验原理逻辑框图返回返回1、ALU Unitv运算器构成运算器构成：ALU：由：由2片片74LS181芯片组成（芯片组成（8位）位）暂存器暂存器：由：由2片片74LS273组成组成三态门三态门：由：由74LS245组成组成标志产生及进位电路标志产生及进位电路v移位器：移位器：1片片74LS299组成。组成。返回返回运算器逻辑框图运算器逻辑框图三态门三态门运算器电路图运算器电路图运算器电路图运算器电路图返回返回0灭灭1亮亮CyZi Cn181DA1，DA2：两片：两片74LS273v74LS273：带清零端的：带清零

4、端的8D寄存器寄存器异步清零信号异步清零信号（接（接5V）时钟脉冲时钟脉冲（B-DA1、 B-DA2）返回返回三态门：三态门：74LS245v74LS245：8双向发送双向发送/接受器芯片接受器芯片控制数据传送方向是控制数据传送方向是AB或或BAv使能信号使能信号E：控制数据是否传送。控制数据是否传送。vA74LS181的的F端；端；BBUSvDIR5V；EALUB返回返回ALU：74LS1812v74LS181：4位算术逻辑运算单元位算术逻辑运算单元v特点：在扩展字长时，可作超前进位运算；特点：在扩展字长时，可作超前进位运算； 32个运算功能（个运算功能（16种算术，种算术，16种逻辑运算）

5、种逻辑运算）ALU-B#=1，B-DA1=0，B-DA2=0v1、第一个操作数、第一个操作数DA1/DA2v2、第二个操作数、第二个操作数DA2/DA1v3、M、S3S0、Civ4、ALU-B#=0，结果，结果FBUS控制控制ALU的工作过程的工作过程返回返回标志位的产生标志位的产生v进位标志进位标志Cy产生方法产生方法：当进行当进行算术加算术加运算时，若运算时，若74LS181的的CN4信号信号0，则，则Cy 1；当进行当进行算术减算术减运算时，若运算时，若74LS181的的CN4信号信号1，则，则Cy 1；v结果为零标志结果为零标志Zi产生方法产生方法：当运算结果当运算结果F为全零时为全零

6、时， Zi1；否则；否则Zi0。v当进行当进行逻辑运算逻辑运算(M=1)时，时， Cy0, Zi仍根仍根据结果产生。据结果产生。标志位的控制标志位的控制vFC和和FZ的保存：的保存：2个触发器个触发器（在（在T4上跳上跳沿打入）沿打入）vFC和和FZ的指示灯：的指示灯：Cy、Zi，0灭灭1亮亮v影响标志位影响标志位FC及及FZ的的控制方法控制方法：=0或者或者=0：则：则FCCy，FZZi；=1：则：则FC、FZ不变；不变；MANUAL UNIT 中的中的总清开关总清开关CLR：101时，时，FC和和FZ清零清零运算器（最低位）进位的控制运算器（最低位）进位的控制v低位低位74LS181芯片的

7、最低位进位芯片的最低位进位Cn：Cn181vCn181的来源的来源有有2种：种：(0有进位，有进位，1无进位无进位)上一次运算结果的上一次运算结果的FC（Cy）标志）标志Ci（通过微码产生或者人为设置）（通过微码产生或者人为设置）vCn181的控制：的控制：CyCn1，则，则Cn181CiCyCn0，且，且Ci1，则，则Cn181CyCyCn0，且，且Ci0，则，则Cn1810（有进位）（有进位）带进位运算带进位运算标志产生及进位控制逻辑表标志产生及进位控制逻辑表CyCn#CyNCn#CiCn181FC00X无意义无意义无意义无意义0100根据本次运算置位根据本次运算置位011Cy根据本次运算

8、置位根据本次运算置位100Ci根据本次运算置位根据本次运算置位101Ci根据本次运算置位根据本次运算置位11 0Ci不变不变111Ci不变不变进位和标志位总结进位和标志位总结返回返回CyCnCynCn带进位加法（带进位加法（DA1加加DA2加加FC）不带进位加法不带进位加法（DA1加加DA2加加Ci）影响标志影响标志(CyFC ,ZiFZ)=01,Ci=1=10,Ci=0:有进位即加有进位即加1 Ci=1:无进位即加无进位即加0不影响标不影响标志（志（FC和和FZ不变不变）不能实现不能实现=11,Ci=0:有进位即加有进位即加1 Ci=1:无进位即加无进位即加0INPUTD0D7D6D5D4D

9、3D2D1+5A02A13A24A35A46A57A68A791817161514131211E19DIR174LS245B0B1B2B3B4B5B6B7I/O-R+5D0D7AivE#：控制将开控制将开关值关值数据总线数据总线vI/O-R#：IO读信读信号（读开关值）号（读开关值）vAi：I/O的端口的端口地址地址v只有当只有当I/O-R#和和Ai同时同时=0时时打开，开关打开，开关值值BUS(D7D0)v输入设备（开关）的输入设备（开关）的工作过程工作过程：初始初始：Ai=GND，I/O-R#=11、拨、拨8位开关值位开关值2、 I/O-R#=0，数据（，数据（ 开关值开关值 ）BUS返回

10、返回v8位位BUS提供数据传输通路提供数据传输通路，可根据需，可根据需要连接各部件。要连接各部件。v连接方法：连接方法：由短路器连接由短路器连接自行接线自行接线返回返回v所有开关的结构都相同。所有开关的结构都相同。v灯亮灯亮-1，灯灭，灯灭-0v插座输出该开关的值插座输出该开关的值v开关之间是独立的开关之间是独立的v除除外，用户可以外，用户可以自定义每个开关的用途。自定义每个开关的用途。v开关下方丝印字指明该开开关下方丝印字指明该开关的常规用途。关的常规用途。返回返回v单脉冲产生及消抖电路单脉冲产生及消抖电路：每按动一下微动：每按动一下微动开关开关KK，就产生一个稳定的单脉冲，就产生一个稳定的

11、单脉冲KK2（正）和（正）和KK1（负）（负）v时序信号产生电路：时序信号产生电路：根据方波信号源根据方波信号源产生产生四个等间隔的四个等间隔的返回返回v时序信号的控制：时序信号的控制：由连续由连续/单步开关控制单步开关控制当当 “RUN#/STEP”=0（RUN）时，按动微动开）时，按动微动开关关“”，产生，产生时序信号时序信号T1T4；当当 “RUN#/STEP”=1（STEP）时，每按动开关）时，每按动开关“”一次，产生一次，产生时序信号时序信号T1T4。vClock Unit的的T1T4或或KK1、KK2可根据需可根据需要连接到要连接到的的T1T4，当作，当作CPU的时钟周期信号使用的

12、时钟周期信号使用三、实验内容及要求三、实验内容及要求v1、置数、置数DA1=65H，DA2=0A7H，改变运，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，记算器的功能设置，观察运算器的输出，记录到表录到表2-2中，并将实验结果与理论结果对中，并将实验结果与理论结果对比分析，得出你的结论。比分析，得出你的结论。v2、思考题：若想要验证向、思考题：若想要验证向DA1或者或者DA2中中输入的数据是否正确，如何实现？输入的数据是否正确，如何实现？ 返回返回 四、实验步骤四、实验步骤v按图接线。按图接线。v控制信号开关置于控制信号开关置于无效状态。无效状态。v数据数据1置入置入DA1v数据数据2置入置入DA

13、2v选择选择181运算功能，运算功能，并将结果送上总线并将结果送上总线v观察总线指示灯，观察总线指示灯，记录实验结果记录实验结果 实验流程示意图实验流程示意图返回返回 v一、实验目的一、实验目的 1、验证模型机运算器的标志位产生、验证模型机运算器的标志位产生和进位控制方法。和进位控制方法。2、按表格完成几种指定的算术运算。、按表格完成几种指定的算术运算。 v二、实验原理二、实验原理 本实验在实验一的基础上，增加进位本实验在实验一的基础上，增加进位控制部分，主要通过控制部分，主要通过控制控制CyCn# 、CyNCn# 信号和信号和Ci来实现。来实现。v三、相关单元三、相关单元ALU Unit,

14、Input Device, Manual Unit, Bus Unit, Clock Unitv四、实验内容及要求四、实验内容及要求在实验仪上对下面三组数据进行运算，在实验仪上对下面三组数据进行运算，要求影响标志位。记录结果、标志及要求影响标志位。记录结果、标志及操作的流程（包括控制信号）。操作的流程（包括控制信号）。5BH+0A0H+FC(算术加算术加)5BH0A0H（逻辑与）（逻辑与）0F0H+32H+FC（算术加）（算术加）v五、实验步骤五、实验步骤1、按图接线。、按图接线。五、实验步骤五、实验步骤返回返回v一、实验目的一、实验目的 验证移位控制的组合功能。验证移位控制的组合功能。v二、

15、实验原理二、实验原理 ALU Unit（移位器部件移位器部件）v移位器部件包括一片移位器部件包括一片8位移位器位移位器74LS299芯芯片和片和GAL20V8实现的控制电路。实现的控制电路。74LS299移移位器的片选控制信号为位器的片选控制信号为299-B#，低电平有效。，低电平有效。S1、S0输入输入74LS299作为移位控制信号。作为移位控制信号。 移位器功能移位器功能299-B#299-B#S1S1S0S0M M74LS29974LS299操作操作0 00 00 0任意任意保持保持0 01 10 00 0循环右移循环右移0 01 10 01 1带进位循环右移带进位循环右移0 00 01

16、 10 0循环左移循环左移0 00 01 11 1带进位循环左移带进位循环左移任意任意1 11 1任意任意装数装数移位器的控制移位器的控制v移位器的操作顺序：移位器的操作顺序：1、I/O-R#=1；2、拨、拨Input Device的开关值；的开关值；3、置控制信号、置控制信号I/O-R#=0，（并保证，（并保证Ai=0），）， Input Device的开关值的开关值BUS Unit；4、拨、拨S1S0开关开关=11，T4=010，将数据置入，将数据置入299。5、置控制信号、置控制信号I/O-R#=1，拨，拨S1S0和和M开关，做开关，做移位运算，从移位运算，从BUS Unit 上读结果。上读结果。v三、实验内容及要求三、实验内容及要求完成完成P40页的实验要求页的实验要求1和和2，记录结果。，记录结果。分析结果，得出结论。分析结果，得出结论。v四、实验步骤四、实验步骤v五、思考题五、思考题设计一个实验电路，实现将设计一个实验电路，实现将0B6H+79H的和进的和进行带进位循环左移的功能，画出接线图，写出行带进位循环左移的功能，画出接线图，写出实验步骤。实验步骤。返回返回