1、计算机组成原理实验教案山西财经大学教 案课 程 名 称计算机组成原理实验课程编码082104适用专业信息管理与信息系统开课时间授 课 班 级主 讲 教 师职 称 使 用 教 材计算机组成原理实验指导书二七年 九 月教 案（扉页）课程名称计算机组成原理实验总计： 16 学时课程类别实验课学分41讲课： 64 学时实验： 16 学时实验目的实验是教学进程中的一个重要环节，是帮助学生直接理解和掌握教学内容的感性认知阶段。加强实践环节，培养学生动手能力，使学生学完全课程后，对计算机内部的运作有一定感性认识，对计算机的软、硬件工作原理都有较清晰的概念。使学生具有对各子系统初步设计及互联组合的能力。通过本
2、实验课程训练，熟悉典型计算机的基本结构、基本组成和基本功能，掌握计算机主要组成部件工作原理的基本分析与设计方法，使学生对典型计算机系统的分析、设计、开发与使用能力得到训练与提高。并要求学生写出实验报告，对实验结果进行分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。实验要求1算术逻辑运算实验，要求学生掌握验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)；2进位控制实验；3移位运算实验；4存储器实验；5总线实验；6微控制器实验；7综合实验设计实验方法实验1-6以实验指导书中的程序为基础，先进行验证，后自己设计程序。最后一个综合设计需要先查阅资料、选择设计题目和内容，在上机前对代码有初步的设计，然后
3、上机调试实验手段在西安唐都公司TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统上进行。考核方式上机考试：考核编程能力和的实际操作能力。教学参考资 料1 计算机组成原理教学实验系统实验指导书2 白中英，计算机组成原理题解、题库与实践，科学出版社，2000年3 李亚明.计算机组成与系统结构.清华大学出版社.20014 王爱英.计算机组成与结构.清华大学出版社.1998 5 江义鹏.计算机组成原理.人民邮电出版社.1998教学单元第一单元时 间2007年 9月21 日第5、6节章 节名 称运算器实验（一）算术逻辑运算实验授 课方 式授课+上机指导教学时数2实 验目 的验证74LS181的算术运算和逻辑运算功
4、能(采用正逻辑)。实 验原 理在给定DR1=65,DR2=A7的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，并和理论分析进行比较、验证。实 验重 要步 骤1.连接实验线路。2.用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。3.验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)。实 验中 应注 意 事 项1连接线路后要仔细检查，然后再通电。2实验采用的正逻辑方法。教 学 后 记通过本次实验教学，使同学们掌握74LS181的运行环境，了解了计算机运算器的基本组成结构。注：一个教学单元是指一次课(2-3学时)教学单元第二单元时 间2007年10月 12日第 5、6 节章 节名 称进位控制实验
5、授 课方 式授课+上机指导教学时数2实 验目 的1、验证带进位的算术运算器的功能2、按指定数据完成几种指定的算术运算实 验原 理用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。检验DR1和DR2中存的数是否正确。验证74L实验中所用的运算器数据通路如实验指导书图1-3，所示，其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU，运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器锁存，锁存器的输出联至数据总线，数据开关（input device）用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门和数据总线相连，数据显示灯（bus unit）和数据总线相
6、连，用来显示数据总线内容。S181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)。比上个实验增加了进位传送线路及控制。实验重 要步骤1、连接实验线路。2、在数据开关上置数 00001111（或类似数）3、进位标志清零4、验证带进位运算及进位锁存功能。实验中应注意事项1、插入排线的左右方向（8位，4位，2位）2、各个操作步骤在原理图上的含义教学后记通过本次实验教学，发现部分学生只看结果正确否而较少考虑原因，应鼓励学生有深入钻研的精神教学单元第三单元时 间2007年 10月 26日第 5-6节章 节名 称移位运算实验授 课方 式授课+上机指导教学时数2实 验目 的验证移位控制的组合功能实 验原 理原理如图
7、1-5所示，使用了74LS299作为移位发生器，其8位输入输出端以排针方式和总线单元相连，299-B信号控制使能端，T4时序为时钟脉冲，由S1,S0,M控制其功能状态。实验重 要步骤1、在数据开关上置数01101011（或类似数）2、打开输入三态门(SW_B=0)3、S0=1,S1=1,T4=,把当前数据总线上的数置入74LS2994、关闭输入三态门(SW_B=1)5、移位，参照P9的功能表改变S1,S0,M的状态，按动微动开关KK2,观察移位结果。实验中应注意事项1、要插入到ALU-UNIT的排线两端在实验板上的部件号与上两个不同。2、结果与预先想像的移位是否一致？教学后记通过本次实验教学，
8、使同学们掌握74LS299的使用，其他类似芯片的使用方法。教学单元第四单元时 间2007年 11月9日第 5、6节章 节名 称存储器实验授 课方 式授课+上机指导教学时数2实 验目 的掌握静态随机存储器RAM的工作特性及数据的读写方法实 验原 理实验所用的半导体静态随机存储器电路原理如P12图2-1所示，静态随机存储器由一片6116（2K*8）构成，其数据线接至数据总线，地址线由地址锁存器74LS273给出，地址灯AD0AD7与地址线相连，显示地址线内容，数据开关经三态门74LS245联至数据总线，分时给出地址和数据。实验重 要步骤1、 连接实验线路。2、 将存储器地址00，01，02，03，
9、04地址单元中分别写入数据11，12，13，14，15， 3、输入上述的某个地址，观察是否与前面写入的一致。实验中应注意事项当没有示波器时，排线的一端插入W/R UNIT 的T3另一端不要插入 STATE UNIT 的TS3 而要插入STATE UNIT的 KK2教学后记通过实验教学，使同学们掌握半导体静态随机存储器电路原理，了解了计算机存储器的基本组成结构。教学单元第五单元时 间2007年 11月23日第5、6 节章 节名 称微控制器实验授 课方 式授课+上机指导教学时数4实 验目 的1、掌握时序产生器的组成原理2、掌握微程序控制器的组成原理3、掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行。实
10、验原 理微程序控制器的组成见图3-2，其中控制存储器采用3片2816的EEPROM微命令18位，微地址寄存器6位，在该实验电路中设有一个编程开关，具有三种状态:PROM,READ,RUN,处于PROM时，学生可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入控存，当处于READ ，可对写入控存的微指令二进制代码进行验证，当处于RUN时，只要给出微程序的入口地址，则可根据微程序的流程图自动执行微程序。实验重 要步骤一、 编程1、 将编程开关置为PROM2、 将实验板上STATE UNIT的STEP置为step,STOP置为run3、 置微地址4、 在MK1-MK24置代码5、 按动“START”按钮
11、，根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入控存二、 校验1、 将编程开关置为READ 2、 将实验板上STATE UNIT的STEP置为step,STOP置为run3、 置微地址ma0ma54、 按动“START”按钮，启动时序电路，读出微代码，进行检验。三、 单步执行1、 将编程开关置为run2、 将实验板上STATE UNIT的STEP置为step,STOP置为run3、 CLR=1,微地址清零。4、 按动“START”按钮，启动时序电路，根据微地址灯和微命令灯，读出微代码，进行检验。四、 连续执行1、 将编程开关置为run2、 将实验板上STATE UNIT的STEP置为exec,S
12、TOP置为run3、 CLR=1,微地址清零。五、 按动“START”按钮，启动时序电路，连续执行微命令。实验中应注意事项1、对学生来说，实验理解有一定难度，需反复多看方能理解透彻。2、SE5SE1地址改变后，排线须带电拔出教学后记通过本次实验教学，使同学们掌握微程序控制方法，了解了计算机的控制器组成结构。通过本次实验教学，充分调动学生的积极性和能动性，从而进一步提高学生的自学能力和动手能力。教学单元第六单元时 间2007年12月 14 日第 5、6节章 节名 称基本模型机设计与实现授 课方 式授课+上机指导教学时数4实 验目 的要求学生全面掌握所学知识基础上，完成这个综合性实验，在掌握部件单
13、元电路实验的基础上，进一步将其组成一台基本模型计算机系统。为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序。上机调试整机概念。实 验原 理 本次实验在微程序的控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。实验重 要步骤一、 按照图4-3连接实验线路1、 实验板连线，注意连线较为繁复，注意遍记录遍插排线2、 用串行线连接计算机RS232口和实验板RS232口二、 联机读写程序在计算机上运行TDN程序，将微程序写入控存，机器/汇编指令程序写入实验板存储器。三、 实验板上运行程序1、 将编程开关置为run2、 将实验板上STATE UNIT的STEP置为step,STOP置为run3、 CLR=1,微地址清零。4、 按动“START”按钮，启动时序电路，单步执行一条微指令，对照流程图，根据微地址灯和微命令灯，读出微代码，进行检验。四、 在微机上运行程序 在计算机上单步/连续运行TDN程序，查看多条机器指令执行的过程。实验中应注意事项1、本实验综合性较强，有一定难度。2、连线较为繁复，易错。注意连线技巧。3、检查计算机与实验板通信是否正常。教学后记通过本次实验教学，使同学们掌握基本模型计算机系统，了解计算机的组成结构。通过本次实验教学，提高学生对计算机综合认识，从而进一步提高学生的自学能力和动手能力。
