计算机组成与结构数据通路实验

一、实验目的与要求
一、实验目的
（1）熟悉TEC-8模型计算机的数据通路结构
（2）掌握数据通路中各控制信号的作用和用法
（3）掌握数据通路中数据流动的路径
二、实验要求
（1）熟悉运算器的数据传输通路及其功能特性。
（2）做好实验预习，按要求预先填写实验步骤中各表格。
二、实验内容（包括题目、调试过程、调试结果与分析）
一、实验设备
（1）TEC-8实验系统
二、实验电路
（1）数据通路实验电路框图

（2）数据通路控制信号和数据信号（包含两部分：运算器和存储器）
运算功能数据来源选择运算结果处理数据指示灯
M S3-S0 RD1-0 RS1-0 CIN SBUS LDC LDZ DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0
1-逻辑运算
0-算术运算算术加/减
逻辑与/或选择送往A端口的寄存器选择送往B端口的寄存器低进位输入开关数据送往DBUS 保存C标志保存Z标志在T3上升沿写入RD1-RD0指定寄存器 ALU运算结果送往DBUS 数据总线DBUS上的数据 ALU A端口数据 ALU B端口数据

SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR D7-D0 AR7-AR0 PC7-PC0 INS7-INS0
开关数据送往DBUS =1时，RAM左端口数据送DBUS =1时，DBUS数据写入RAM左端口 =1时，DBUS数据写入AR =1时，AR自加1 =1时，DBUS数据写入PC =1时，PC自加1 =1时，PC+IR低4位 =1时，右端口数据写入IR 数据总线DBUS上的数据 RAM左端口地址 RAM右端口地址 RAM右端口读出的数据
注意：上述两个表格中，SBUS是同一个控制信号。
（3）操作模式

操作模式
DP SWC SWB SWA 实验功能
1 0 0 0 启动程序运行
1 0 0 1 写存储器
1 0 1 0 读存储器
1 0 1 1 读寄存器
1 1 0 0 写寄存器
1 1 0 1 运算器组成实验
1 1 1 0 双端口存储器实验
1 1 1 1 数据通路实验
三、实验任务
（1）给R0-R3赋值（比如75H、28H、89H和32H）
（2）将R0-R3依次写入存储器20H-23H单元中（也可以是其他地址）
（3）将存储器20H-23H单元中的数据依次从内存读出，并写入R3-R0

四、实验步骤（参见教材第十章相应实验）
A. 微程序控制器方式
（1）将控制器转换开关拨到下方微程序位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置。打开电源。
（2）进行通用寄存器和存储器的读、写实验（操作模式设为1111）
在微程序控制器方式下，计算机的操作依次为：
复位 → 设置R0 → 设置R1 → 设置R2 → 设置R3 → 设置PC和AR → 将R0写入内存 → 将R1写入内存 →将R2写入内存 →将R3写入内存 → 重新设置PC和AR→读内存到R3 → 读内存到R2 → 读内存到R1 → 读内存到R0
a) 按下CLR复位键，注意此时uA5-uA0全灭，再按QD键。

b) 请预先填写下表内容，在实验箱上验证所写信号是否正确。如果不一致，请分析原因。按QD结束每个操作。（表中需写出每个操作步骤相关控制信号的0/1取值，并解释该步骤所执行的操作、实验现象，只需写出并解释与相应操作相关的控制信号和数据信号）

表1 微程序控制方式下数据通路实验（操作模式设为1111）
第一步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
开关设置R0 0FH 0 0000 00 01 1 0 75H 00H 00H 00H 00H 00H 00H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 00H ABH
第二步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
开关设置R1 32H 0 0000 01 00 1 0 28H 00H 75H 75H 00H 00H 00H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 00H ABH
第三步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
开关设置R2 33H 0 0000 10 01 1 0 89H 00H 28H 75H 28H 00H 00H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 00H ABH
第四步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
开关设置R3 34H 0 0000 11 10 1 0 32H 00H 89H 75H 28H 89H 00H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 00H ABH
实验操作及现象解释：
实验操作：复位 → 设置R0 → 设置R1 → 设置R2 → 设置R3
①按复位按钮 CLR，使 TEC-8 实验系统复位。
②指示灯µA5~µA0显示 0FH。在数据开关SD7~SD0上设置数 75H。在数据总线DBUS指示灯D7_{D0上可以看到数设置得正确不正确，发现错误需及时改正。数设置正确后，按一次QD按钮，将SD7}SD0上的数写入寄存器R0，进入下一步。
③在指示灯µA5~µA0显示32H时，在指示灯 B7~B0 观测寄存器R0的值，R0的值为75H，在数据开关SD7~SD0上设置数28H，按一次QD按钮，将数28H写入R1,
④在指示灯 µA5~µA0 显示33H时，在指示灯B7_{B0上观测R1的值,R1值为28H，在数据开关SD7}SD0上设置数89H，按一次QD按钮，将数 89H写入R2；
⑤在指示灯 µA5~µA0 显示34H时，在指示灯B7_{B0上观测R2的值，R2的值为89H，在数据开关SD7}SD0上设置数32H，按一次QD按钮，将数 32H写入R3。

第五步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
开关设置PC和AR初值 35H 0 0000 00 11 0 0 20H 75H 32H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 1 0 1 0 0 0 00H 00H ABH
实验操作及现象解释：
实验操作：重新开关设置PC和AR初值。

指示灯µA5_{µA0显示35H。此时指示灯B7}B0显示寄存器R3的值,R3的值为32H。在数据开关 SD7~SD0 上设置地址20H。在数据总线 DBUS 指示灯D7_{D0上可以看到地址设置得正确不正确。此时在D7-D0上观察到20H的值，地址设置正确。地址设置正确后，按一次QD按钮，将SD7}SD0上的地址写入地址寄存器AR和程序计数器PC，进入下一步。

第六步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
将R0写入内存 36H 1 1010 00 00 0 1 75H 75H 75H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 20H 20H 00H
第七步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
将R1写入内存 37H 0 1010 00 01 0 1 28H 75H 28H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 0 1 0 1 0 1 0 0 21H 20H 75H
第八步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
将R2写入内存 38H 1 1010 00 10 0 1 89H 75H 89H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 22H 21H 28H
第九步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
将R3写入内存 39H 1 1010 00 11 0 1 32H 75H 32H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 0 1 0 1 0 0 0 0 23H 22H 89H
实验操作及现象解释：
实验操作：写入R0 → 写入R1 → 写入R2 → 写入R3
①指示灯 µA5~µA0 显示36H。此时M=1,S3-S0=1010，操作模式为逻辑运算F=B。此时指示灯 AR7~AR0 和 PC7~PC0 分别显示出存储器左、右两个端口的存储器地址。指示灯A7_A0、B7B0和D7~D0都显示寄存器R0的值。按一次QD按钮，将R0中的数写入存储器20H单元，进入下一步。
②在指示灯 µA5~µA0 显示37H时，此时M=1,S3-S0=1010，操作模式为逻辑运算F=B。在INS7~INS0上观测存储器20H单元的值，观测到存储器20H的值为75H，按一次QD按钮，将R1中的数写入存储器21H单元，进入下一步。
③在指示灯µA5_{µA0显示38H时，此时M=1,S3-S0=1010，操作模式为逻辑运算F=B。在INS7}INS0上观测存储器21H单元的值，观测到存储器21H的值为28H，按一次QD按钮，将R2中的数写入存储器22H单元，进入下一步。
④在指示灯µA5_{µA0显示39H时，此时M=1,S3-S0=1010，操作模式为逻辑运算F=B。在INS7}INS0上观测存储器22H单元的值，观测到存储器22H的值为89H，按一次QD按钮，将R3中的数写入存储器23H单元。

第十步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
重新开关设置PC和AR初值 3AH 0 0000 00 11 0 0 20H 75H 32H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
1 0 0 1 0 0 0 0 0 24H 23H 32H
实验操作及现象解释：
实验操作：重新开关设置PC和AR初值。
指示灯µA5_{µA0显示3AH。此时指示灯PC7}PC0显示23H，INS7~INS0显示存储器23H 单元中的数，观测到存储器23H的值为32H。在数据开关SD7~SD0上设置地址20H。按一次QD按钮，将地址20H写入地址寄存器AR和程序计数器PC，进入下一步。

第十一步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
读内存到R3 3BH 0 0000 11 00 1 0 75H 32H 75H 75H 28H 89H 32H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 20H 23H 32H
第十二步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
读内存到R2 3CH 0 0000 10 11 1 0 28H 89H 75H 75H 28H 89H 75H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 21H 23H 32H
第十三步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
读内存到R1 3DH 0 0000 01 10 1 0 89H 28H 28H 75H 28H 28H 75H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 22H 23H 32H
第十四步操作 uA5-0 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3
读内存到R0 3EH 0 0000 00 01 1 0 32H 75H 89H 75H 89H 28H 75H
SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCINC PCADDR LIR AR7-0 PC7-0 INS7-0
0 1 0 0 1 0 0 0 0 23H 23H 32H
实验操作及现象解释：
实验操作：读内存到R3 → 读内存到R2 →读内存到R1 →读内存到R0
①指示灯µA5_{µA0显示3BH。此时指示灯AR7}AR0和PC7_{PC0显示20H，指示灯D7}D0和INS7~INS0同时显示存储器20H中的数，按一次QD按钮，将存储器20H单元中的数写入寄存器R3，进入下一步。步骤①将20H中的数75H写入寄存器R3。
②在指示灯µA5_{µA0显示3CH时，在指示灯B7}B0上观测R3的值，R3值为75H，按一次QD按钮，将存储器21H单元中的数写入寄存器R2，进入下一步。步骤②将21H中的数28H写入寄存器R2。
③在指示灯µA5_{µA0显示3DH时，在指示灯B7}B0上观测R2的值，R2值为28H，按一次QD按钮，将存储器22H单元中的数写入寄存器R1，进入下一步。步骤③将22H中的数89H写入寄存器R1。
④在指示灯µA5~µA0 显示3EH时，在指示灯B7~B0上观测R1的值，R1值为89H，按一次QD按钮，将存储器23H单元中的数写入寄存器R0。步骤④将20H中的数32H写入寄存器R0。
B. 独立方式
（1）先将电平控制开关K15-K0与运算器、存储器的各控制信号连接好，若开关不够，可用实验箱上的GND/VCC提供低电平0/高电平1。

将控制器转换开关拨到中间“独立”位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置。打开电源。

（2）在模型机上完成0FFH和01H相加，并把运算结果存入内存30H单元。请写出操作过程，并说明每个操作步骤所需的控制信号以及数据的流向。以下操作序列仅供参考。

请预先填写下表内容，在实验箱上验证所写信号是否正确。如果不一致，请分析原因。按QD结束每个操作。（只需写出并解释与相应操作相关的控制信号和数据信号）
第一步和第二步：设置两个操作数
操作 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCADDR LIR
所接开关 K6 K10-K7 K2-K3 K0-K1 K4 K11 K5 K14 K15 K12 K13 K12 K13
开关设置R0值0FFH 0 0000 00 01 1 0 1 0 0 0 0 0 0
D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3 AR7-0 PC7-0 INS7-0
0FFH 0FFH 0FFH
操作 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCADDR LIR
所接开关 K6 K10-K7 K2-K3 K0-K1 K4 K11 K5 K14 K15 K12 K13 K12 K13
开关设置R1值01H 0 0000 01 00 1 0 1 0 0 0 0 0 0
D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3 AR7-0 PC7-0 INS7-0
01H 01H 0FFH 0FFH 01H
实验操作及现象解释：
M=0,S3-S0=0000。DRW=1将数据总线上的数D7~D0写入选定的寄存器。SBUS=1，将开关数据送数据总线DBUS。在数据开关SD7-SD0上设置R0为0FFH，按一次QD按钮。在数据开关SD7-SD0上设置R1为01H，按一次QD按钮。S3-S0设置为0000，M为0。

第三步：执行加法
操作 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCADDR LIR
所接开关 K6 K10-K7 K2-K3 K0-K1 K4 K11 K5 K14 K15 K12 K13 K12 K13
R1+R0→R1 0 1001 00 01 0 1 0 0 0 0 0 0 0
D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3 AR7-0 PC7-0 INS7-0
0H 0FFH 01H 01H 00H
实验操作及现象解释：
将M设置为0进行算术运算。S3-S0设置为1001是因为运算功能选择为算术加。SBU置0不接收SD7-SD0的信号。ABUS=1，将运算结果送数据总线DBUS。按一次QD按钮，R0+R1结果在D7-D0上显示。在D7-D0上观察到两数相加结果00H。

第四步：设置内存地址
操作 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCADDR LIR
所接开关 K6 K10-K7 K2-K3 K0-K1 K4 K11 K5 K14 K15 K12 K13 K12 K13
开关设置AR初值30H 0 0000 00 11 0 0 1 0 0 1 0 0 0
D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3 AR7-0 PC7-0 INS7-0
30H 01H 00H 01H 0H 00H 00H
实验操作及现象解释：
M=0，S3-S0=0。SBUS=1,接收SD7-SD0设置的地址信号。LAR置1将D7-D0的值写入地址寄存器AR。在数据开关SD7-SD0上设置地址20H，在数据总线DBU指示灯D7-D0上可以看到设置地址结果。按一次QD按钮将SD7-SD0上的地址写入地址寄存器AR。

第五步：写入内存
操作 M S3-S0 RD1-0 RS1-0 DRW ABUS SBUS MBUS MEMW LAR ARINC LPC PCADDR LIR
所接开关 K6 K10-K7 K2-K3 K0-K1 K4 K11 K5 K14 K15 K12 K13 K12 K13
R1→(30H) 1 1010 00 00 0 1 0 0 1 0 1 0 0
D7-D0 A7-A0 B7-B0 R0 R1 R2 R3 AR7-0 PC7-0 INS7-0
0H 0H 0H 01H 0H 30H 00H
实验操作及现象解释：
M=1进行逻辑运算，S3-S0=1010,F=B。ABUS=1将数据结果送数据总线DBUS。MEMW置1将数据总线DBUS上的D7~D0写入双端口RAM。按一次QD按钮将运算结果写入内存。

计算机组成与结构数据通路实验相关推荐

计算机组成与结读写数据实验,计算机组成与结构实验报告现实版.doc
计算机组成与结构实验报告现实版.doc 计算机组织与结构课程实验报告姓名: 学号: 班级: 指导教师: 实验一:算术逻辑运算单元ALU设计实验实验内容算术逻辑运算单元ALU设计实验实验原理 ...
计算机组成与结构课内实验：16位模型机的设计
我们当时是有两个实验的.一个是计组课内的实验:16位模型机的设计.还有一个是计组的最终大课设:计算机组成与结构综合实验,另一篇文章我将给出综合实验的报告第一个是课内的设计实验: 引言 1.1 设计目 ...
计算机组成数据通路组成实验报告,计算机组成原理数据通路实验报告.docx
计算机组成原理数据通路实验报告计算机组成原理实验报告实验一基本运算器实验一.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 3.深刻理解运算器的控制信号二.实验设备 PC机一台. ...
计算机组织与结构实验报告,计算机组织与结构实验报告四
计算机组织与结构实验报告四 (3页) 本资源提供全文预览,点击全文预览即可全文预览,如果喜欢文档就下载吧,查找使用更方便哦! 9.9 积分实验四.数据通路实验一. 实验目的及要求1. 进一步熟悉TE ...
计算机组成asr实验,计算机组成与结构实验讲义.doc
计算机组成与结构 (面向信息科学与工程学院各本科专业) 主编: 郝尚富实验讲义河北北方学院信息科学与工程学院 2010.11 目录实验一基础汇编语言程序设计1 实验二脱机运算器实验1 ...
计算机组织与结构实验,计算机组织与结构实验报告 CQUPT
计算机组织与结构实验报告重庆邮电大学计算机组织与结构实验报告目录实验一 Hamming码 .................................................. ...
计算机原理与结构实验1 《计算机硬件描述语言》
计算机原理与结构实验1 <计算机硬件描述语言> 一.实验目的 1.了解:System Verilog如何构建计算机硬件: 2.了解:Quartus II中如何设置Modelsim工具的使 ...
计算机组织与结构实验,计算机组织与结构实验报告 CQUPT.docx
计算机组织与结构实验报告 CQUPT 计算机组织与结构实验报告实验一 Hamming码观察实验现象并记录相应数据输入输出规则对应如下:1．输入的8位操作数对应开关SD15~SD8,编码后的hammin ...
山东大学软件学院计算机组织与结构实验一
山东大学软件学院计算机组织与结构实验一有积分的可以支持一下(卑微) https://download.csdn.net/download/qq_44220394/12092299 注意: 本文章内容 ...

计算机组成与结构数据通路实验

计算机组成与结构数据通路实验相关推荐

最新文章

热门文章