计算机组成原理实验教程 山西大学计算机与信息技术学院
图 1-5 数据通路
表 1-2 运算结果表
A B 运算类型 S3 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 1 逻辑运算 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 CN X X X X X X 0 结果 F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) F=( ) FC=( ) FZ=( ) 移位运算 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 X X X X X X X 算术运算 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0（FC=0） 1 0 1 0（FC=1） 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1
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实验二 静态随机存储器实验
2.1 实验目的
掌握静态随机存储器 RAM 工作特性及数据的读写方法。
2.2 实验设备
PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。
2.3 实验原理
实验所用的静态存储器由一片 6116（2K×8bit）构成（位于 MEM 单元），如图 2-1 所示。6116 有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线），其功能如表 2-1 所示。当片选有效（CS=0）时，OE=0 时进行读操作，WE=0 时进行写操作，本实验将 CS 常接地。
图 2-1 SRAM6116引脚图
由于存储器（MEM）最终是挂接到 CPU 上，所以其还需要一个读写控制逻辑，使得 CPU 能控制 MEM 的读写，实验中的读写控制逻辑如图 2-2 所示，由于T3的参与，可以保证 MEM的写脉宽与T3一致，T3 由时序单元的TS3给出。IOM用来选择是对I/O还是对MEM进行读写操作，RD=1时为读，WR=1时为写。
表 2-1 SRAM6116功能表 CS′ 1 0 0 0
WE′ × 1 0 0 OE′ × 0 1 0 功 能 不选择 读 写 写
图 2-2 读写控制逻辑
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实验原理图如图 2-3 所示，存储器数据线接至数据总线，数据总线上接有8个 LED 灯显示 D7…D0 的内容。地址线接至地址总线，地址总线上接有 8 个 LED 灯显示 A7…A0 的内容，地址由地址锁存器（74LS273，位于PC&AR单元）给出。数据开关（位于IN单元）经一个三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。地址寄存器为8位，接入6116的地址 A7…A0，6116 的高三位地址 A10…A8 接地，所以其实际容量为 256 字节。
图 2-3 存储器实验原理图
实验箱中所有单元的时序都连接至时序与操作台单元，CLR都连接至 CON单元的CLR按 钮。实验时 T3 由时序单元给出，其余信号由 CON 单元的二进制开关模拟给出，其中 IOM 应为 低（即 MEM 操作），RD、WR 高有效，MR 和 MW 低有效，LDAR 高有效。
2.4 实验步骤
(1) 关闭实验系统电源，按图 2-4 连接实验电路，并检查无误，图中将用户需要连接的信 号用圆圈标明。
图 2-4 实验接线图
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(2) 将时序与操作台单元的开关 KK1、KK3 臵为运行档、开关 KK2 臵为‘单步’档。 (3) 将 CON 单元的 IOR 开关臵为 1（使 IN 单元无输出），打开电源开关，如果听到有‘嘀’ 报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。
(4) 给存储器的 00H、01H、02H、03H、04H 地址单元中分别写入数据 11H、12H、13H、14H、15H。由前面的存储器实验原理图2-3可以看出，由于数据和地址由同一个数据开关给出，因此数据和地址要分时写入，先写地址，具体操作步骤为：先关掉存储器的读写（WR=0，RD=0），数据开关输出地址（IOR=0），然后打开地址寄存器门控信号（LDAR=1）， 按动 ST 产生 T3 脉冲，即将地址打入到 AR 中。再写数据，具体操作步骤为：先关掉存储器的 读写（WR=0，RD=0）和地址寄存器门控信号（LDAR=0），数据开关输出要写入的数据，打开 输入三态门（IOR=0），然后使存储器处于写状态（WR=1，RD=0，IOM=0），按动 ST 产生 T3 脉冲，即将数据打入到存储器中。写存储器的流程如图 2-5 所示（以向 00 地址单元写入 11H 为例）：
图 2-5 写存储器流程图
(5) 依次读出第 00、01、02、03、04 号单元中的内容，观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。同写操作类似，也要先给出地址，然后进行读，地址的给出和前面一样，而在进行读操作时，应先关闭 IN 单元的输出（IOR=1），然后使存储器处于读状态（WR=0，RD=1，IOM=0），此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容。读存储器的流程如图2-6 所示（以从 00 地址单元读出 11H 为例）：
图 2-6 读存储器流程图
如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果，方法是：打开软件，选择联机软件的?【实验】—【存储器实验】?，打开存储器实验的数据通路图，如图2-7 所示。
进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前存储器所做的操作（即使是对存储器进行读，也应按动一次ST按钮，数据通路图才会有数据流动）， 或在软件中选择?【调试】—【单周期】?，其作用相当于将时序单元的状态开关臵为‘单步’档后按动了一次ST按钮，数据通路图也会反映当前存储器所做的操作，借助于数据通路图，仔细分析 SRAM 的读写过程。
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图 2-7 数据通路图
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