计算机组成原理环境配置,计算机组成原理课程设计

《计算机组成原理》实验大纲

适用专业:计算机科学与技术(本科)、网络工程(本科)

实验学时:16学时

学分:0.5学分

一、实验课程目的与要求

(1) 进一步融会贯通教材内容,掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系和来龙去脉,完整地建立计算机的整机概念。

(2)激发学生的学习热情和主动性,培养学生的独立工作能力,在实践活动中,将所学知识综合运用,增长才干,并积累经验。

(3)培养严谨的科研作风,使学生利用先修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能,在该课程所涉及的工程技术范围内,创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试,进一步加强实验技能的训练。

二、实验环境

硬件:TEC-5试验箱

实验用芯片:74LS00、74LS02、74LS04、74LS08、74LS20、74LS32、74LS74、74LS161、

74LS181、74LS175、74LS244、74LS245、74LS299、74LS273、74LS373、

74LS374、74LS116等。

三、实验内容

实验一基本逻辑门逻辑实验

一、实验目的

1.掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。

2.熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。

二、实验所用器件和仪表

1.二输入四异或门74LS861片

2.三态输出四总线缓冲门74LS1251片

3.四位二进制计数器74LS1611片

4.3-8译码器74LS1381片

三、实验内容

测试74LS86、125、138、161集成电路模块,分析其输入和输出之间的逻辑关系。

四、实验提示

1.将被测器件插入实验台上相应的插座中。

2.将器件的gnd(地)与实验台的“地(GND)”连接,将器件的vcc(高电平)与实验台的+5V连接。

3.用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关,则改变器件的输入电平。

4.将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。指示灯亮表示输出电平为1,指示灯灭表示输出电平为0。

五、例子:实验接线图及实验结果(真值表及语言描述)

74LS86中包含4个异或门,下面各画出测试第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。测试其他逻辑门时的接线图与之类似。图中的K1、K2是电平开关输出,LED0是电平指示灯。

测试74LS86逻辑关系接线图及测试结果

052c8e4382d0c31fdcca04b2b5832038.gif

输入

输出

引脚1

引脚2

引脚3

L

L

L

L

H

H

H

L

H

H

H

L

测试74LS86逻辑关系接线图74LS68真值表

实验二二进制补码加法器

一、实验目的:

根据补码加法器的模型,理解数据流及其时序关系。

掌握加法器实现补码加、减运算的基本原理。

二、实验方案:

本实验运算器模型,可分为数据运算以及符号位的产生两部分。

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补码加、减运算器结构图

三、实验要求:

◆数据宽度为4位,设计出实验线路图。

◆设计试验步骤。

◆使用开关进行数据加载,完成补码加、减运算。

◆符号位运算采用双符号位,累加器应有清零控制。

◆通过指示灯观察运算结果,记录实验现象,写出实验报告。

四、参考器件:

累加器选用一片74LS273。

加法器用两片74 LS283。

原、反码控制器和溢出判断用两片74LS86。

实验三RAM实验

一、实验目的:

了解半导体静态随机读写存储器RAM的工作原理及其使用方法。

掌握半导体存储器的字、位扩展技术。

二、实验方案:

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RAM实验结构图

三、实验要求:

◆采用1K x 4的芯片,构成1K x 8的存储器。

◆选择五个不连续的存贮单元地址,分别存入不同内容,作单个存贮器单元的

读/写操作实验。

◆采用1K x 4的芯片,构成2K x 8的存储器。

◆必须使用译码器进行扩展(三输入都用,接开关)。

◆选择五个不连续的存贮单元地址,分别存入不同内容,作单个存贮器单元的

读/写操作实验。

◆选用适当芯片,根据各种控制信号的极性和时序要求,设计出实验线路图。

◆分别设计试验步骤。

◆使用开关进行数据加载,通过指示灯显示实验结果,记录试验现象,写出实验报告。给出字扩展试验中每片RAM芯片的地址范围。

四、参考器件:

RAM采用两片MM2114

隔离部件采用74LS125

译码器采用74LS138

备注:为简化试验,地址可只用低4位(其余地址可接地)。

实验四

时序系统

一、实验目的:

掌握计算机实验中时序系统的设计方法。设计一个基本时序系统,该系统具有4个节拍电平及四相工作脉冲,其时序关系参阅下图中的M0—M3,T0—T3。

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时序图

二、实验方案:

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时序试验结构图

三、实验要求:

◆开关数据为移位器预置0001。

◆选用适当方案,设计出实验线路图。

◆设计试验步骤。

◆利用指示灯观察实验现象,写出实验报告。

四、参考器件:

计数器可以采用74LS161;译码器采用74LS138;移位寄存器采用74LS194;反相器采用74LS04。

附录:常用实验器件引脚图

1、六反相器74LS04

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2、四2输入异或门74LS86

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3、三态输出的四总线缓冲门74LS125

4、3-8译码器74LS138

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5、8D触发器74LS273

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6、74LS194(双向移位寄存器)

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功能表:

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a、b、c、d=分别为A、B、C或D输入端上稳定状态输入的电平。

QAO、QBO、QCO、QDO=在已建立稳定状态输入条件之前QA、QB、QC、QD相应的电平。

QAn、QBn、QCn、QDn=在时钟最新↑跃变之前的QA、QB、QC、QD的电平。

H=高电平L=低电平 ×=不定 ↑=从低电平转换到高电平

7、74LS161(四位同步二进制加法计数器)

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CO为进位输出端。

功能表

9aaf1c35aab4f384201bc09bfe189c7a.gif

8、74LS 283(快速进位四位二进制全加器)

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功能表

f3eb799bc21f4a698f886f72965f43d2.gif

9、INTEL2114静态存储器

4f88d52781f0a3dcf35801f9805e0c4d.gif

Intel2114RAM存储器芯片为双列直插式集成电路芯片,共有18个引脚,引脚图如图4-3所示,各引脚的功能如下:

A 0 -A 9:10根地址信号输入引脚。

13dfbb887f151d1e4d2db7eb8ce5a922.gif:读/写控制信号输入引脚,当 1153e06c62e634ffd906e83222839004.gif为低电 平时,使输入三态门导通,信息由数据总线通过输入数据控制电路写入被选中的存储单元;反之从所选中的存储单元读出信息送到数据总线。

I/O 1 ~ I/O 4:4根数据输入/输出信号引脚。

1aac7368fc62bc5c99793fab64a1f14a.gif:片选信号,低电平有效,通常接地址译码器的输出端。

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