计算机组成原理实验箱 介绍

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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-system IC,）,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.,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。,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（,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：,实验箱启动后或按一下,RST,按钮，进入此模式。,当采用自动译码方式时，使用此工作摸式。这时数据总线的输入值应该事先存入,IN,寄存器，供系统运行时自动读取，即数据输入路线为：由,IN,寄存器的输出产生，经,J2,和,8,位扁平线从,J1,进入数据处理部件。具体操作待后续实验中介绍。,电源开关,另外：系统还提供了利用上位机（,PC,）上运行的集成开发环境控制实验箱、编制或修改实验箱指令系统的方式。这是自动译码方式的变相，所以这时实验箱也要工作在自动模式。具体操作待后续实验中介绍。,