系統(tǒng)總線和具有基本輸入輸出功能的總線接口實驗報告

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1、 實驗報告 成 績： 指導老師(簽名)： 課程名稱：計算機組成原理 實驗項目名稱：系統(tǒng)總線和具有基本輸入輸出功能的總線接口實驗 一、實 驗 目 的 1．理解總線的概念及其特性。 2．掌握控制總線的功能和應用。 二、實驗設備與

2、器件 PC機一臺，TD-CMA實驗系統(tǒng)一套。 三、實 驗 原 理 由于存儲器和輸入、輸出設備最終是要掛接到外部總線上，所以需要外部總線提供數(shù)據(jù)信號、地址信號以及控制信號。在該實驗平臺中，外部總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、和控制總線，分別為外設提供上述信號。外部總線和CPU內總線之間通過三態(tài)門連接，同時實現(xiàn)了內外總線的分離和對于數(shù)據(jù)流向的控制。地址總線可以為外部設備提供地址信號和片選信號。由地址總線的高位進行譯碼，系統(tǒng)的I/O地址譯碼原理見圖4-1-1（在地址總線單元）。由于使用A6、A7進行譯碼， I/O地址空間被分為四個區(qū)，如表4-1-1所示： 圖4-1-1 I/O地址譯碼

3、原理圖 表4-1-1 I/O地址空間分配 A7 A6 選定 地址空間 00 IOY0 00-3F 01 IOY1 40-7F 10 IOY2 80-BF 11 IOY3 C0-FF 為了實現(xiàn)對于MEM和外設的讀寫操作，還需要一個讀寫控制邏輯，使得CPU能控制MEM和I/O設備的讀寫，實驗中的讀寫控制邏輯如圖4-1-2所示，由于T3的參與，可以保證寫脈寬與T3一致，T3由時序單元的TS3給出（時序單元的介紹見附錄2）。IOM用來選擇是對I/O設備還是對MEM進行讀寫操作，IOM=1時對I/O設備進行讀寫操作，IOM=0時對MEM進行讀寫操作。RD=1

4、時為讀，WR=1時為寫。 圖4-1-2 讀寫控制邏輯 在理解讀寫控制邏輯的基礎上我們設計一個總線傳輸?shù)膶嶒?。實驗所用總線傳輸實驗框圖如圖4-1-3所示，它將幾種不同的設備掛至總線上，有存儲器、輸入設備、輸出設備、寄存器。這些設備都需要有三態(tài)輸出控制，按照傳輸要求恰當有序的控制它們，就可實現(xiàn)總線信息傳輸。 圖4-1-3 總線傳輸實驗框圖 四、實 驗 內 容 與 步 驟 2．基本輸入輸出功能的總線接口實驗。 （1）根據(jù)掛在總線上的幾個基本部件，設計一個簡單的流程： ① 輸入設備將一個數(shù)打入R0寄存器。 ② 輸入設備將另一個數(shù)打入地址寄存器。 ③ 將R0寄

5、存器中的數(shù)寫入到當前地址的存儲器中。 ④ 將當前地址的存儲器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。 （2）按照圖4-1-5實驗接線圖進行連線。 （3）具體操作步驟圖示如下： 進入軟件界面，選擇菜單命令“【實驗】—【簡單模型機】”，打開簡單模型機實驗數(shù)據(jù)通路圖。 將時序與操作臺單元的開關KK1、KK3置為‘運行’檔，開關KK2置為‘單拍’檔，CON單元所有開關置0（由于總線有總線競爭報警功能，在操作中應當先關閉應關閉的輸出開關，再打開應打開的輸出開關，否則可能由于總線競爭導致實驗出錯）， 按動CON單元的總清按鈕CLR，然后通過運行程序，在數(shù)據(jù)通路圖中觀測程序的執(zhí)行過程。 ① 輸入設備將

6、11H打入R0寄存器。 將IN單元置00010001，K7置為1，關閉R0寄存器的輸出；K6置為1，打開R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、1，對IN單元進行讀操作；LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭（運行一個機器周期），觀察圖形界面，在T4時刻完成對寄存器R0的寫入操作。 ② 將R0中的數(shù)據(jù)11H打入存儲器01H單元。 將IN單元置00000001（或其他數(shù)值）。K7置為1，關閉R0寄存器的輸出；K6置為0，關閉R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、1，對IN單元進行讀操作；LDAR置為1，將數(shù)據(jù)總線

7、的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。 先將WR、RD、IOM分別置為1、0、0，對存儲器進行寫操作；再把K7置為0，打開R0寄存器的輸出；K6置為0，關閉R0寄存器的輸入； LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對存儲器的寫入操作。 ③ 將當前地址的存儲器中的數(shù)寫入到R0寄存器中。 將IN單元置00000001（或其他數(shù)值），K7置為1，關閉R0寄存器的輸出；K6置為0，關閉R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、

8、1，對IN單元進行讀操作；LDAR置為1，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對地址寄存器的寫入操作。 將K7置為1，關閉R0寄存器的輸出；K6置為1，打開R0寄存器的輸入；WR、RD、IOM分別置為0、1、0，對存儲器進行讀操作；LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對寄存器R0的寫入操作。 圖4-1-5 實驗接線圖 注：由于采用簡單模型機的數(shù)據(jù)通路圖，為了不讓懸空的信號引腳影響通路圖的顯示結果，將這些引腳置為無效。在接線時為了方便

9、，可將管腳接到CON單元閑置的開關上，若開關打到‘1’，等效于接到‘VCC’；若開關打到‘0’，等效于接到‘GND’。 ④ 將R0寄存器中的數(shù)用LED數(shù)碼管顯示。 先將WR、RD、IOM分別置為1、0、1，對OUT單元進行寫操作；再將 K7置為0，打開R0寄存器的輸出；K6置為0，關閉R0寄存器的輸入； LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器。連續(xù)四次點擊圖形界面上的“單節(jié)拍運行”按扭，觀察圖形界面，在T3時刻完成對OUT單元的寫入操作。 5、 實 驗 結 果 及 分 析 接線如圖： 將IN單元數(shù)據(jù)寫入RO: LDAR置

10、為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器 IOM=1時，對IO設備進行進行讀寫操作 將IN單元數(shù)據(jù)寫入AR: LDAR置為1，將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器 IOM=1時，對IO設備進行進行讀寫操作 將RO 中數(shù)據(jù)寫入MEM: LDAR置為0，不將數(shù)據(jù)總線的數(shù)打入地址寄存器 IOM=0時，對MEM設備進行進行讀寫操作 六、實 驗 總 結 這個實驗開始的時候就覺得很難，因為接線很復雜，請教了同學后，把原來接好的又拔了重接才接好，然后實驗中問題不斷，發(fā)現(xiàn)有兩根線接錯，做了很久才把實驗做完。