计算机组成和系统结构实验指导书
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2005年10月，内蒙古工业人子信息工程学院计算机系统第一部分实验系统介绍1.1实验系统简介实验系统采用北京清人数电科教仪器中心的计算机R成原理 它由系统结构实验仪三部分组成，即单板下的硬度 零件计算机组成原理实验部分，系统机监控管理控制部分 EDA以及数字电气设计实验部分。由于系统的模块化，学生 可通过一?由于系统的模块化，学生 对CPU内部的运算功能，控制功能，总线 结构、指令系统的设计和微指令的实现CPU如何在内部直观地工作？ 深刻理解。在各种实验的基础上，通过自己设计和实现模型机 运行，使计算机的原理、结构、从部件到备用系统、从终端到整机 生动的本质理解。有利于培养学生的动手能力和创造力 分析和解决问题的能力。计算机组成原理及系统结构实验仪布局框图：数据总线信号时序电路地址指针存储器地址总堤信号控制通道RS232通信接口十进制8 4 2 1 BCD显示实验单元地址的目的是控制I器信号操作器徽程序LED玉示灯管理状态CPU信号采集单元18255实验单元橄榄拟输入逻辑开关(妙刨(8号)11扩展实验1总娃扩展 实验单元1总线扩展 实验单元2蚊抓取通路疫制信号1控1刨信号2 |控1W手动和系统的信号3 设置单逻辑电平状态日示区运前器DR信号采集单元3信号采集单元2|总、疑似通道旷展实验2 徴地址 厂RAMit 写 脉冲存储器实验单元实验单元8259中断实验单元CPLD设计 实验单元1CPLD脉冲解2阻分立元件T展 设计实验单元1阻分立元件扩展设计实验单元2I/0扩展实验区键盘实验单元图1布局框图系统捕获31个按钮和31个按钮指示灯，&数据指示灯，8个地址指示灯，&个PC地址指示灯和5位微地址指示灯 LED显示各种工作方法和最佳观察效果。实 有两种工作方式，一种是单板工作，按钮打开 手动单元实验以二进制数码的形式关闭发光二极管。实 有两种工作方式，一种是单板工作，按钮打开 手动单元实验以二进制数字形式关闭发光二极管。 键盘、LED显示作为操作平台，以16进制数码的形式进行 键单元实验。通过按键及LED显示可以直接输入或组装用户 模型机程序(机器程序和微控制程序)，系统有单步微控制程序 常规调试命令，如指令、单步机器指令、连续操作程序等。 二是以系统的方式工作，用户可以通过提供的方式使用系统机 软件调试环境拟单板下的工作环境 境。包括31个按钮和31个按钮，8个数据指示灯，8个地面 址指示灯，X个PC地址指示灯和5位微地址指示灯LED显 示，进行各种实验。1.2.实验系统结构:1。实验仪总体结构框图:图2总体结构框图2. 逻辑开关和电平显示电路图有31个逻辑开关AN1-AN31和31个电平显示电路，ANI输出 对应开关设置的相应逻辑值，开关按下时为逻辑1 逻辑“()”状态。输入端接高电时，发光管点亮；输入端接低电 平时发光管熄灭。对电路图：图3逻辑开关和电平显示电路图3. 三个单脉冲电路图：每个电路的输出对应于两个输出端P , P-o按一次按钮，在 输出端输出正，负脉冲各1个。4 ?时钟电路图：提供一组方波信号牛：辞职，输出频率F0为250KH乙F1为500KH乙 F2为1MH乙F3为2MH乙方波信号是实验时钟和产生时序信号 时钟。图5时钟电路图5. 时序发牛器及启停电路图： MF时钟频率可以作为时钟输入端F0-F三中选一个。TJ, DP为单步停机控制信号，其中一两个为高电平1 此时，时序发生器处于停机或单步状态。B|J：每次按下启动按钮 PO (P0和/P0已接入，产生一拍时序信号Tl, T2, T3, T4o当TJ, DP都是低电平时，按一次启动按钮P产生连续时序信号，CLR接 P2作清除按钮。如图7所示。Tl, T2, T3, T4有 为了提高负载能力，两组输出信号。Tl” n n rx图7连续输出时序波形图6. 管理CPU控制器工作原理图：本实验仪设计管理CPU,目的是在单板模式下结束学生的实验 通过管理水果和内容CPU显示在系统机上。同时，目标实验机可以通过系统捕获的实验调试平台进行各种实验。11ro o FO 1 ro 2 M3P0 4 PO $E6 FO Tno mP12M3 n4P2 $F： € W ?m...——AOBOAlBl 初A6A)A4wASM16KATB?CDIR2 丁c2M◎09n409w8W科0A3 mDO=1=610图8管理CPU控制器工作原理图所提供的系统平台，无论是按键按钮、状态灯、数据总线的执行 执行情况、地址总线、运算器工作状态、执行结果和脉冲信 使用与实际视觉效果相对应的图标来表示数字的产生。图9系统机上显示的边界为7 ?运算器部分电路图:W1errrMALS273SfO-SW7v>r 74LS：kn?74HC181174ALS24574ALS246asvflz■■:?74HC18174ALS273Lt图io8.存储器实验原理图SWO -DIP1Y V Y V VDO??D7“"88 74ALS27I6*2"* J图11存储器电路图9.八位数据通道原理图 II“‘a8$"888￡ Be“66B”5iai T?in*10.a3Js^ss wIOI8IO1S885B 当讥2^2S5 皿 58888888耳fl显d2IAIQIA1““MIATrgll:霍“玉 . t!!!!HO\^112221V Lana3 M?l? I“660 他UT M”S8S538SS Btfmum2wvv>UMMtMltccc 滤X? A ■ i J ￡s86驱UH MIWSitccc rsers 关键词： 计算机 组成 系统 结构 实验 指导书
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