计算机组成原理实验 2.1 总线与寄存器赖晓铮.ppt

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1、计算机组成原理 实验系列,一、总线与寄存器二、进位加法器三、比较器（仲裁器）四、计数器五、运算器六、存储器七、时序发生器八、微程序控制器九、硬布线控制器,赖晓铮 博士 华南理工大学laixzQQ:68046508,（一）总线与寄存器 实验,实验内容：构建一条8位总线的寄存器数据通路，将若干寄存器通过总线连接起来。通过拨码开关手动输入数据到某个寄存器；或者从一个寄存器向另一个寄存器赋值。同时，利用移位寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。比较以下器件两两之间的异同：触发器74LS74和74LS175，寄存器74LS273和74LS374，寄存器74LS273和移位寄存器74LS194。,实验目

2、的：掌握总线以及数据通路的概念及传输特性。理解锁存器、通用寄存器及移位寄存器的组成和功能。,（一）总线与寄存器 实验 电路图,拨码开关与总线缓冲器（注意观察74LS244左右电平）,三态门74LS244,【1】总线实验,实验步骤：#SW_BUS=#R0_BUS=#DR_BUS=#SFT_BUS=1；启动仿真，手动拨码开关在总线DIN上置位数据0 x55。比较拨码开关所在的总线DIN与总线BUS上的数据。令#SW_BUS=0，三态门74LS244导通，记录BUS总线上的数据，与总线BIN相比较：,单位D触发器：74LS74 四位D触发器：74LS175,D触发器逻辑功能表,【2】D触发器实验,实

3、验步骤：令#R0_BUS=#DR_BUS=#SFT_BUS=1，#SW_BUS=0，启动仿真，手动拨码开关输入数据到BUS总线，改变74LS74的D端（即BUS总线的BUS_0）状态，按照后页逻辑功能表置位74LS74的#Sd端、#Rd端，观察并记录CLK端上升沿、下降沿跳变时刻的Q端和#Q端状态。手动拨码开关输入数据到BUS总线，使74LS175的D端（即BUS总线的BUS_0）分别接高，低电平，观察并记录CLK上升沿、下降沿跳变时刻的Q端、#Q端状态。观察当74LS175的端置0后，74LS175输出Q端、#Q端的变化。比较74LS175和74LS74的异同。,寄存器R0：74LS374

4、数据缓冲寄存器DR：74LS273,74LS273&374逻辑功能表,【3】寄存器实验,实验步骤：令#R0_BUS=#DR_BUS=#SFT_BUS=1；#SW_BUS=0，启动仿真，三态门74LS244导通，手动拨码开关输入数据0 xAA 到总线，观察此时寄存器74LS374和74LS273输出端的状态。令寄存器R0（74LS374）的R0_CLK端上升沿跳变，把总线上的数据0 xAA存入R0。令#SW_BUS=1，三态门74LS244阻断，观察总线BUS的状态。令#R0_BUS=0，74LS374输出选通，观察总线BUS的状态。令寄存器DR（74LS273）的DR_CLK端上升沿跳变，把总

5、线上的0 xAA数据存入DR。观察寄存器74LS273的输出端。再令#R0_BUS=1；观察寄存器74LS374的输出端，请比较器件74LS244、74LS273和74LS374的异同。,【3】寄存器实验,实验步骤：7）手动拨码开关输入新数据0 x55到总线BUS（#SW_BUS=0）。此时，新的数据会冲掉R0寄存器保存的原有数据0 xAA么？若再令#R0_BUS=0，会出现什么情况？8）假设手动拨码开关分别打入数据0 xAA和0 x55到R0寄存器（74LS374）和DR寄存器（74LS273），并且同时令#R0_BUS=0和#DR_BUS=0，会出现什么情况？在总线上可以同时选择多个寄存器

6、输出（导通输出端三态门）么？,四位双向移位寄存器 74LS194,【4】移位寄存器实验,实验步骤：令#R0_BUS=#DR_BUS=#SFT_BUS=1，#SW_BUS=0；启动仿真，通过拨码开关送入总线BUS任意八位二进制数，赋值74LS194的输入端D0D1D2D3。按照后页的逻辑功能表置位74LS194的MR、S1、S0、SL、SR端，观察并记录CLK端上升沿和下降沿跳变时刻输出端Q0Q1Q2Q3的状态。移位寄存器74LS194的“左移”功能可以作为把寄存器存储的8位二进制数据做“2”的乘法操作；其“右移”功能则作为把寄存器存储的8位二进制数据做“2”的除法操作。请问在执行上述操作的过程

7、中，74LS194的SL端和SR端应该连接“1”还是“0”？,思考题：为何常见的CPU都是8位、16位或32位总线？可以使用7位或10位的总线么？计算机总线的位数是由什么决定的？32位CPU是否一定比8位CPU的处理能力强？74LS194的SL端和SR端是提供D0D1D2D3端移入数据还是保存D0D1D2D3端移出数据？假设要保存74LS194的D0D1D2D3端移出的数据，该怎么修改寄存器电路？把原码数据0 x5A和0 x9A分别加载到移位寄存器74LS194，然后两个数据都分别执行一次“左移”（即“2”乘法操作）。请问哪个数据会出现错误？假设把补码数据0 x5A和0 x9A加载到移位寄存器74LS194中，分别执行一次“左移”（即“2”乘法操作），请问哪些数据会出现错误？,（一）总线与寄存器 实验,The End!,