计算机组成原理补充实验

计算机组成原理补充实验

目 录

第一节 计算机组成原理常用部件实验…………………………………………1

实验1 数据选择器…………………………………………………………2

实验2 寄存器………………………………………………………………3

实验3 计数器………………………………………………………………5

实验4 译码器………………………………………………………………6

实验5 节拍发生器…………………………………………………………7

第二节 运算器组成实验………………………………………………………8

实验1 逻辑运算电路………………………………………………………9

实验2 移位器电路…………………………………………………………10

实验3 运算器电路…………………………………………………………11

第三节 微程序控制器实验……………………………………………………13

第四节 CPU综合实验…………………………………………………………15

第五节 一个简单计算机设计示范……………………………………………17

附录 ispEXPERT(ispLEVER)库及库元件说明………………………………18

第一节 计算机组成原理常用部件实验

一、实验目的

掌握计算机组成原理常用部件的结构原理。

掌握常用部件的设计过程。

熟悉常用部件的功能与应用。

掌握常用部件的测试方法。

熟悉组成原理实验台和图形输入法软件的使用方法。

二、计算机组成原理中的常用部件

计算机组成原理中的常用部件通常指的是：加法器、数据选择器、译码器、寄存器和计数器等，这些常用部件均为运算器、总线、控制器、存储系统及数据通路的组成部分。熟练掌握常用部件对后续实验将有极大帮助。

三、实验系统置分调模式时，ispLSI1032E的输入、输出资源连接示意图

图1为本实验系统中ispLSI1032E的输入输出资源连接示意图。

●输入开关：K15－8和K7－0共2组；

●发光管显示：LED15－8、LED7－0共2组；

●时钟脉冲：连续时钟和单脉冲2个；

●复位输入：RET2为ispLSI1032E的复位输入按键。

凡实验系统置分调模式时，以上输入、输出资源可任意编程使用。

图1 ispLSI1032E与输入、输出资源的连接示意图

四、常用部件实验

实验1 数据选择器

1、实验内容及说明

数据选择器是指从多路数据输入中选择一路作为输出，本实验要求设计一个三选一的数据选择器。图2所示为三路数据选择器的框图，图中：A= a3a2a1a0，B=b3b2b1b0，C=c3c2c1c0，E=e3e2e1e0。

图2 数据选择器框图

图3为该数据选择器的电路原理图。

2、实验步骤

(1)原理图输入：根据图3电路，采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。

(2)管脚定义：根据图1中的管脚连接示意图完成原理图中输入、输出管脚的定义。

其中a3a2a1a0定义在k15－k12(33－30)，b3b2b1b0定义在k11－k8(29－26)，c3c2c1c0定义在k7－k4(60－57)，e3e2e1e0定义在LED3－LED0(79－76)。

(3)原理图编译、适配和下载：将实验系统中的模式开关(K23)置于分调模式；在图形输入软件环境中选择ispLSI1032E器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。

(4)数据选择器的调试： 使用输入开关在数据选择器输入端预置任意数值，然后使AE、BE、CE分别有效(高电平有效，即开关向上)，观察输出E的值是否和相应的输入值相同。

(5)生成元件符号，以备以后使用。

图3 数据选择器原理图

实验2 寄存器

1、实验内容及说明

本实验要求设计一个8位的寄存器，其中d7—d0、q7—q0分别为寄存器的输入和输出，cp为寄存器的时钟脉冲。

图4为8位寄存器的框图。

图5电路为8位寄存器的线路原理图。

图4 8位寄存器的框图

图5 8位寄存器线路原理图

2、实验步骤

(1)原理图输入：根据图5电路，采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。

(2)管脚定义：根据图1中的管脚连接示意图完成原理图中输入、输出的管脚定义。

将寄存器的输出q7－q0分别定义在LED7－0(83－76)上。

将寄存器的输入d7－d0分别定义在K7－0(60－53)上。

将寄存器的输入脉冲定义cp在单脉冲(73)上。

(3)原理图编译、适配和下载：将实验系统中的模式开关(K23)置于分调模式；在图形输入软件环境中选择ispLSI1032E器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。

(4)功能测试：改变K7－0的状态，按动一次单脉冲键，LED7－0的显示将与K7－0相对应，若有错则重新调试。

(5)生成元件符号。

实验3 计数器

1、实