《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

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。

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：

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。

时序图

二、实验方案:

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

2、四2输入异或门74LS86

3、三态输出的四总线缓冲门74LS125

4、3-8译码器74LS138

5、8D触发器74LS273

6、74LS194(双向移位寄存器)

功能表：

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)

CO为进位输出端。

功能表

8、74LS 283(快速进位四位二进制全加器)

功能表

9、INTEL2114静态存储器

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。

：读／写控制信号输入引脚，当 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。

：片选信号，低电平有效，通常接地址译码器的输出端。