计算机组成原理课程设计实训报告书1.docx
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计算机组成原理课程设计实训报告书1
信息科学与技术学院
《计算机组成原理》课程设计(实训)报告书
题目:
简单的计算机系统的设计与实现
专业:
计算机应用于技术
班级:
姓名:
学号:
指导老师:
设计时间:
2012年4月9日~2012年4月13日
目录
《计算机组成原理》课程设计(实训)报告书1
1实验目的3
2实验内容3
3实验任务3
4设计过程4
4.1框图4
4.2芯片分析5
4.3测试步骤8
5实验结果9
6课程设计问题及解决方案9
7心得体会11
8参考文献12
1实验目的
1.加深对冯·诺依曼体系结构计算机组成及其各部分功能的理解,进一步建立整机的概念。
2.加深对计算机数据通路的理解,熟悉计算机指令系统、时序控制信号的生成,完成一个简单计算机系统的设计。
3.锻炼初步的计算机系统分析和设计能力。
4.锻炼分析、定位和排除故障的能力。
2实验内容
基于冯·诺依曼体系结构,架构一个简单计算机系统。
在设计过程中,利用PROTEUS软件的仿真功能进行仿真分析及调试定位,最终生成一个能完成简单指令及运算的计算机系统。
对主要的数据流和控制流通过LED适时显示信息。
3实验任务
1.本次课程设计主要基于PROTEUS软件进行模拟仿真,要求对软件本身的功能及使用方法有一定的了解;
2.要完成项目,需要使用各类芯片。
要求学生自行搜索学习芯片的相关的知识,熟悉芯片的功能及引脚图,掌握芯片的接线方式。
3.画出自己所设计计算机系统的原理框图和器件连接图,分析器件连接图中各器件不同引脚的功能,哪些可以固定连接,哪些需要通过外接信号来控制,以及这些控制信号的有效形式;
4.利用PROTEUS模拟仿真,布线、调试、验收。
4设计过程
4.1框图
第一步
第二步
4.2芯片分析
74ls181:
74LS181管脚分配74LS181输出端功能符号
74LS181功能表如下表,其中符号“+”表示逻辑“或”运算,符号“*”表示逻辑“与”运算,符号“/”表示逻辑“非”运算,符号“加”表示算术加运算,符号“减”表示算术减运算。
选择
M=1
逻辑操作
M=0算术操作
S3S2S1S0
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
0000
F=/A
F=A
F=A加1
0001
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0010
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0011
F=0
F=减1(2的补)
F=0
0100
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0101
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B)加A*/B加1
0110
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0111
F=A*/B
F=A*/B减1
F=A*/B
1000
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A*B加1
1001
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1010
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1011
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1100
F=1
F=A加A
F=A加A加1
1101
F=A+/B
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1110
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1111
F=A
F=A减1
F=A
74LS181功能表
6116芯片
静态RAM--6116引脚功能及管脚定义图6116是2K*8位静态随机存储器芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,典型存取时间200ns,24线双列直插式封装.各引脚含义如下:
A0-A10为地址线;CE是片选线;OE是读允许线;WE是写允许线.6116的操作方式如下:
CEOEWE方式D0-D7H**未选中高阻LLH读DoutLHL写DinLLL写Din静态RAM--6116引脚功能及管脚定义图
6116是2K*8位静态随机存储器芯片,采用CMOS工艺制造,单一+5V供电,额定功耗160mW,典型存取时间200ns,24线双列直插式封装.
各引脚含义如下:
A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读允许线;W是写允许线.
6116引脚分配图6116功能表
74ls373功能简介:
74ls373是常用的地址锁存器芯片,它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器,在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一块74ls373芯片.74ls373引脚图8D锁存器74LS373G为数据打入端:
当G为“1”时,锁存器输出状态(1Q~8Q)同输入状态(1D~8D);当G由“1”变“0”时,数据打入锁存器中
74ls373引脚图
8D锁存器74LS373
G为数据打入端:
当G为“1”时,锁存器输出状态(1Q~8Q)同输入状态(1D~8D);当G由“1”变“0”时,数据打入锁存器中。
74LS373逻辑图
74LS真值表
4.3测试步骤
两个八位数运算
加入存储器后
5实验结果
6116芯片
各引脚含义如下:
A0-A10为地址线;CE是片选线;R是读允许线;W是写允许线.
6116引脚分配图6116功能表
表一74181ALU功能表(分析时使用)
选择
M=1
逻辑操作
M=0算术操作
S3S2S1S0
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
0000
F=/A
F=A
F=A加1
0001
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0010
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0011
F=0
F=减1(2的补)
F=0
0100
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0101
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B)加A*/B加1
0110
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0111
F=A*/B
F=A*/B减1
F=A*/B
1000
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A*B加1
1001
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1010
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1011
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1100
F=1
F=A加A
F=A加A加1
1101
F=A+/B
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1110
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1111
F=A
F=A减1
F=A
表二ALU算术与逻辑运算实验结果
LT1
LT2
S3S2S1S0
M=0(算术运算)
M=1(逻辑运算)
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
1234H
5678H
0000
F=1234H
F=1235H
F=EDCBH
0001
F=567CH
F=567DH
F=A983H
0010
F=BBB7H
F=BBB8H
F=4448H
0011
F=FFFFH
F=0000H
F=0000H
0100
F=1238H
F=1239H
F=EDCFH
0101
F=5680H
F=5681H
F=A987H
0110
F=BBBBH
F=BBBCH
F=444CH
0111
F=0003H
F=0004H
F=0004H
1000
F=2464H
F=2465H
F=FFFBH
1001
F=68ACH
F=68ADH
F=BBB3H
1010
F=CDE7H
F=CDE8H
F=5678H
1011
F=122FH
F=1230H
F=1230H
1100
F=2468H
F=2469H
F=FFFFH
1101
F=68B0H
F=68B1H
F=BBB7H
1110
F=CDEBH
F=CDECH
F=567CH
1111
F=1233H
F=1234H
F=1234H
6课程设计问题及解决方案
遇到的问题:
1.缺少了74LS373锁存器,导致无法控制数据的输入。
2.执行STORE指令时,数据无法正常写入
解决方案
1.添加两个74LS373锁存器分别控制两个数据的输入,可以通过控制CE,LE的电平信号来控制。
2.在一次检查各条件的执行情况时,发现有两条指令的执行有问题,其中之一就是STORE指令,发现数据无法正常写入,列入本想向0000地址写入数据10001001,但是在检查时发现0000地址存的不是10001001,而是11111111,而后发现无论往该地址存什么数据,结果都是11111111不变,于是我们觉得是数据并未写入,于是检查了指令的执行过程,最后发现在微程序的控制上有问题,当6116在写时,373分开,然后结果就正确了。
7心得体会
8参考文献
[1]苏家健,曹柏荣,汪志锋.单片机原理及应用技术.北京:
高等教育出版社,2003
[2]秦磊华,吴非,莫正坤.计算机组成原理.北京:
清华大学出版社,2001年
[3]袁春风编著.计算机组成与系统结构.北京大学出版社,2011年
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