组成原理实验分析报告

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1、计算机组成原理分析报告一、EL-JY-II型计算机组成原理实验系统介绍：1）、在系统的构造形式上，采用“基板+扩展板（CPU板）”的形式，将系统的公共部分如数据的输入输出和显示、单片机控制及与PC机通讯等电路放置在基板上，将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放置在扩展板（CPU板）上，而CPU板可提供8位或16位2种不同字长的系统板，它们与基板是兼容的，同一•套系统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验，用八可根据需要分别选用8位的CPU板來构成8位计算机实验系统（EL

2、-JY-II8）或选用16位的CPU板来构成16位计算机实验系统（EL-JY-II16）；也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比一套略多的费用而拥冇两套计算机实验系统，且使用时仅需更换CPU板，而不需做任何其它的变动或连接，使用十分方便。2）、系统提供有面包板和CPLD实验板（可选），学生能口C设计实验内容，达到开拓思维，提高创新和设计能力的目的。本机上安装有64个拨动开关、4个按钮开关和64个发光二极管，既可在单片机的控制下进行编程和显示，完成实验，也可与PC机联机使用，可在PC机上

3、进行编程、传送、装载程序、调试和运行等操作；还可在不接入PC机的情况下，以手动的方式完成全部的实验，并具备单步执行一条微指令、单步执行一条机器指令、连续运行程序、联机打印等功能，几种操作方式可按需要任意选择一种使用，切换方便。3）、控制器采用微程序方案，支持动态微程序设计，微程序指令的格式及眾义均对山用户口行设计并装入山EEPROM构成的控存中。4）、在显示功能上，采用了多种形式的显示方法，使整个系统更加美观大方。二、本系统由两大部分组成：1.基板：本部分是8位机和16位机的公共部分，包括以下几

4、个部分：1）数据输入和输出2）显示及监控3）脉冲源及时序电路4）数据和地址总线5）外设控制实验电路6）单片机控制电路和键盘操作部分7）与PC机通讯的接口8）主存储器9）CPLD实验板10）电源11）口由实验区（面包板）2.CPU板：本CPU板分为8位机和16位机两种，除数据和地址字长分别为8位和16位以外，都包括以下几个部分：1）微程序控制器2）运算器3）寄存器堆4）程序计数器5）指令寄存器6）指令译码电路7）地址寄存器8）数据和控制总线二、EL-JY-II型计算机组成原理实验系统介绍：1）、8

5、位的CPU板构成8位计算机实验系统，CPU包括运算器和控制器两部分。1.1、运算器的组成：（结构图如下1.1）74LS181ALU-G74LS273ctMsosls2s31.2、运算器的丄作原理：算术逻辑单元ALU是有两片74⑻构成。74⑻的功能控制条件有M,Cn,S3,S2,Sl.S0决尬。集成电路74⑻是4位ALU,两片74181以并、串形式构成8位ALU。它町以对两个八位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74181有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平釆用反码输入输

6、出，通常采用高电平方式。三态门74244作为输出缓冲器有ALU-G信号控制,ALU-G为“0“时，三态门开通,此时其输出等于输入；ALU-G为”1“时，三态门关闭，此时其输岀呈高阻。两片74273作为两个数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2,当LDR1和LDR2为高电平有效,在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。运算器的结构框图:1工0r174181功能表:工作方式选择逻辑运算M=1算术运算M=0工作方式选择逻辑运算M=1算术运算M=0S3S2S1S0S3S2S1S00000

7、A反A减11000A的反BA加(A+B)0001AB的反AB减11001AB异或A加B0010A反+BA交B反减11010BAB反加(A+B)0011逻辑1全11011A+BA+B0100A+B的反A加A+B的反1100逻辑0全00101B反AB力)1A+B的反1101AB的反AB力IIA0110AB异或取反A加B的反1110ABAB反加A0111A加B反A+B的反1111AA2」控制器的组成及工作原理:1.脉冲源和时序电路：实验所用的脉冲源和时序电路中“脉冲源输出”为时钟信号，对产生四种频率的

8、方波信号，学生对根据实验口行选择一种方波信号的频率。每次实验吋，只需将“脉冲源输出”的四个方波信号任选一种接至“信号输入”的“fin”，时序电路即可产生4种相同频率的等间隔的时序信号T1〜T4,其关系见图4・9。电路提供了四个按钮开关，以供对时序信号进行控制。工作时，如按一下“单步”按钮，机器处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机，波形见图。利用单步运行方式，每次只读一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。如按一下“丿［动”按钮，机器连续运行，吋序电路连续产