科技学院
课程设计实验报告
( 2014--2015年度第一学期)
名称：计算机组成原理综合实验题目：存储器和I/O扩展实验
院系：信息工程系
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：李梅王晓霞
设计周数：一周
成绩：
日期：2015 年1 月
一、目的与要求
1. 内存储器部件实验
（1）熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。
（2）理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案；
（3）了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系；
（4）了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作；
（5）加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。
2. I/O口扩展实验
学习串行口的正确设置和使用。
二、实验正文
1．主存储器实验内容
1．1实验的教学计算机的存储器部件设计（说明只读存储器的容量、随机读写器的容量，各选用了什么型号及规格的芯片、以及地址空间的分布）
在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区（ROM，存放监控程序等）
和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB
的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片
实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分
成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序，
2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监
控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩
展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验。
1．2扩展8K字的存储空间，需要多少片58C65芯片，58C65芯片进行读写时的特殊要求
要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。对
58C65 ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平，
使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM
芯片的读出时间与读RAM芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM
芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信
号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM芯片的
维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。为了防止对58C65 ROM芯片执
行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来保证，或者确保读
写命令信号（/WE）恒为高电平。
1．3在实验中思考为何能用E命令直接写58C65芯片的存储单元，而A命令则有时不正确；
1．4修改延时子程序，将其延时改短，可将延时子程序中R3的内容赋成00FF 或0FFF等，再看运行结果。思考其原因。延时子程序中R3内容为多少时
是可以对只读芯片正常写入的临界值，一旦低于该值，写入会出错？思考
是否在所有计算机上临界值都一样？为什么？
2．IO扩展实验
2．1COM2口在使用之前需要做什么，怎么实现
使用COM2口工作时，需要为COM2口提供正常工作所需要的控制信号和数据；另外，还需要为其分配数据口地址和控制口地址。本教学机，已将COM2口的C/D与地址总线的最低位相连，其片选信号未连接，只引出一个插孔，实验时，应该为扩展I/O选定一个地址，将该插孔与标有“I/O/CS”的7个孔中的一个相连。
2．2查阅相关资料，简单给出8251芯片的工作原理
两种工作方式：同步方式，异步方式。同步方式下的格式
每个字符可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，并且内部能自动检测同步字符，从而实现同步。除此之外， 8251A 也允许同步方式下增加奇 / 偶校验位进行校验。
异步方式下的格式
每个字符也可以用 5 、 6 、 7 或 8 位来表示，时钟频率为传输波特率的 1 、 16 或 64 倍，用 1 位作为奇 / 偶校验。 1 个启动位。并能根据编程为每个数据增加 1 个、 1 ． 5 个或 2 个停止位。可以检查假启动位，自动检测和处理终止字符。
提供出错检测：具有奇偶、溢出和帧错误三种校验电路
发送器：发送器由发送缓冲器和发送控制电路两部分组成。
采用异步方式，则由发送控制电路在其首尾加上起始位和停止位，然后从起始位开始，经移位寄存器从数据输出线 TXD 逐位串行输出。
采用同步方式，则在发送数据之前，发送器将自动送出 1 个或 2 个同步字符，然后才逐位串行输出数据。
接收器
接收器：由接收缓冲器和接收控制电路两部分组成。
接收移位寄存器从 RXD 引腿上接收串行数据转换成并行数据后存入接收缓冲器。异步方式：在 RXD 线上检测低电平，将检测到的低电平作为起始位， 8251A 开始进行采样，完成字符装配，并进行奇偶校验和去掉停止位，变成了并行数据后，送到数据输入寄存器，同时发出 RXRDY 信号送 CPU ，表示已经收到一个可用的数据。
同步方式：首先搜索同步字符。 8251A 监测 RXD 线，每当 RXD 线上出现一个数据位时，接收下来并送入移位寄存器移位，与同步字符寄存器的内容进行比较，如果两者不相等，则接收下一位数据，并且重复上述比较过程。当两个寄存器的内容比较相等时， 8251A 的 SYNDET 升为高电平，表示同步字符已经找到，同步已经实现。
采用双同步方式，就要在测得输入移位寄存器的内容与第一个同步字符寄存器的内容相同后，再继续检测此后输入移位寄存器的内容是否与第二个同步字符寄存器的内容相同。如果相同，则认为同步已经实现。
2．3编写程序，完成下述功能：从COM1口接收数据，发送到与COM2口相连的PC机上回显；给出正确程序
2．4给出完成两台教学机的双向通讯功能的正确程序
三、综合实验总结
1．实验难点
2．心得体会
第一章计算机系统概论第一章单元测验 1、计算机硬件能直接执行的是 A、高级语言 B、机器语言 C、汇编语言 D、任何语言 2、下列说法中，错误的是 A、软件与硬件具有逻辑功能的等价性 B、固件功能类似软件，形态类似硬件 C、计算机系统层次结构中，微程序属于硬件级 D、寄存器的数据位对微程序级用户透明 3、完整的计算机系统通常包括 A、运算器、控制器、存储器 B、主机、外部设备 C、主机和应用软件 D、硬件系统与软件系统 4、计算机的字长与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存取速度 5、CPU地址线数量与下列哪项指标密切相关 A、运算精确度 B、运算速度 C、内存容量 D、存储数据位 6、下列属于冯?诺依曼计算机的核心思想是 A、存储器按地址访问 B、存储程序和程序控制 C、采用补码 D、采用总线
7、下列关于计算机系统层次结构的描述中，正确的是 A、不同层次面向不同用户，看到计算机的属性不同 B、低层代码执行效率比高层代码执行效率高 C、低层用户对硬件的透明性比高层用户要低 D、指令集架构层是软、硬件间的接口 8、下列关于硬件与软件关系的描述中，正确的是 A、硬件是软件运行的基础 B、硬件的发展推动了软件的发展 C、软件的发展也推动硬件的发展 D、软件能完成的功能及性能与硬件有关 9、下列关于计算机字长的描述中正确的是 A、字长一般与运算器的数据位相同 B、字长一般与通用寄存器的位数相同 C、字长一般与存储器数据位相同 D、字长一般与存储器的地址位相同 10、下列可用于评价计算机系统性能的指标是 A、MIPS B、CPI C、IPC D、字长 11、下列计算机系统性能评价的描述中正确的是 A、程序MIPS值越高，计算机的性能越高 B、程序的CPI值越低，计算机的性能越高 C、主频高的机器性能不一定高 D、同一程序在不同机器上运行时得到的MIPS值不一定相同 12、访问256KB的存储空间，需要的地址线数最少为( ）根？（只需要填阿拉伯数字） 13、程序必须存放在哪里才能被CPU访问并执行 14、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的CPI 为（保留到小数点后一位） 15、某计算机指令集中共有A、B、C、D四类指令，它们占指令系统的比例分别为40% 、20%、20%、20%, 各类指令的CPI分别为2、3、4、5；该机器的主频为600MHZ，则该机的MIPS为（保留到小数点后一位） 参考答案如下：
微控制器技术实验报告 班级： 姓名： 学号：
微控制器技术实验说明 一、实验目的及要求： 1、学习Keil C51集成开发工具的操作及调试程序的方法，包括：仿真调试 与脱机运行间的切换方法； 2、熟悉TD-51单片机系统板及实验系统的结构及使用； 3、进行MCS51单片机指令系统软件编程设计与硬件接口功能设计； 4、学习并掌握Keil C51与Proteus仿真软件联机进行单片机接口电路的设 计与编程调试； 5、完成指定MCS51单片机综合设计题 二、实验基本内容(TD-51单片机实验系统实现) 实验一清零程序与拆字程序设计 根据实验指导书之“第二章单片机原理实验”（P17~P23页）内容，熟悉实验环境及方法，完成思考题1、2（P23）基础实验项目。 实验二拼字程序与数据传送程序设计 汇编语言完成实验指导书P24思考题3、4题的基础实验项目。 实验三排序程序与散转程序设计 汇编语言完成实验指导书P24思考题5、6题的基础实验项目。 实验四静态存储器扩展实验 基本部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.1 静态存储器扩展实验”基本实验项目（P57）。 提高部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指导书之“4.2 FLASH存储器扩展实验”实验项目（P60）。 实验五数字量输入输出实验 基本部分：阅读、验证C语言程序功能。使用汇编语言编程，完成实验指导书之“3.1 数字量输入输出实验”基本实验项目（P36），。 提高部分：（任选一题） 题目一：LED交通灯控制（使用8255接口芯片） 要求：使用汇编语言编程，功能为：通过开关实现LED灯工作方式即时控 制，完成LED交通灯的开关控制显示功能和LED交通灯自动循环显示功能。 题目二：LED灯控制（使用8255接口芯片） 要求：使用汇编语言编程，功能为：通过KK1实现LED灯工作方式即时控 制，完成LED开关控制显示和LED灯左循环、右循环、间隔闪烁功能。 题目三：键盘扫描与数码管显示设计（ 要求：阅读、验证P69上的C 语言参考程序功能。使用汇编语言完成编程与功能调试。
静态存储器扩展实验报告告圳大学实验报深
微机原理与接口技术 课程名称： 静态存储器扩展实验实验项目名称： 信息工程学院学院： 专业：电子信息工程
指导教师：周建华 32012130334 学号：班级：电子洪燕报告人：班 2014/5/21 实验时间： 实验报告提交时间：2014/5/26 教务部制． 一．实验目的与要求： 1. 了解存储器扩展的方法和存储器的读/写。 2. 掌握CPU对16位存储器的访问方法。
二．实验设备 PC机一台，TD-PITE实验装置或TD-PITC实验装置一套，示波器一台。 三．实验原理VCC28A141WE27A122A1326A73A8254A6存储器是用来存储信息的A924A55A1123A46OE22A3762256A10218A2CS209A1部件，是计算机的重要组成部D719A010D618D011D517D112D416D213D315GND14管组成的是由MOS分，静态RAM触发器电路，每个触发器可以存放1位
信息。只要不掉电，所储存的信息就不会丢失。因此，静态RAM工作稳定，不要外加刷新电路，使用方便。 但一般SRAM 的每一个触发器是由6个晶体管组成，SRAM 芯片的集成度不会太高，目前较常用的有6116（2K×8位），图4.1 62256引脚图6268位）622532位。本验平台上选． 用的是62256，两片组成32K×16位的形式，共64K字节。 62256的外部引脚图如图4.1所示。 本系统采用准32位CPU，具有16位外部
数据总线，即D0、D1、…、D15，地址总线为BHE＃（＃表示该信号低电平有效）、BLE ＃、A1、A2、…、A20。存储器分为奇体和偶体，分别由字节允许线BHE＃和BLE＃选通。 存储器中，从偶地址开始存放的字称为规则字，从奇地址开始存放的字称为非规则字。处理器访问规则字只需要一个时钟周期，BHE＃和BLE＃同时有效，从而同时选通存储器奇体和偶体。处理器访问非规则字却需要
实验十四存储器扩展机读写实验 一、实验目的 （1）通过阅读并测试示例程序，完成程序设计题，熟悉静态RAM的扩展方法。 （2）了解8086/8088与存储器的连接，掌握扩展存储器的读写方法。 二、实验内容 1.实验原理（62256RAM介绍） 62256是32*8的静态存储器，管脚如图所示。其中：A0~A14为地址线，DB0~DB7为数据线，/cs为存储器的片选，/OE为存储器数据输出选通信号，/WE为数据写入存储器信号。62256工作方式如下图。 /CS /WE /OE 方式DB-~DB7 H X X 未选中高阻 L H H 读写禁止高阻 L L H 写IN L H L 读OUT 2.实验内容 设计扩展存储电器的硬件连接图并编制程序，讲字符A~Z循环存入62256扩展RAM 中，让后再检查扩展存储器中的内容。 三、程序设计 编写升序，将4KB扩展存储器交替写入55H和0AAH。 程序如下： RAMADDR EQU 0000H RAMOFF EQU 9000H COUNT EQU 800H CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START: PROC NEAR MOV AX,RAMADDR MOV DS,AX MOV BX,RAMOFF MOV CX,COUNT MOV DL,55h MOV AX ,0AAH REP: MOV [BX],DL INC BX MOV [BX],AX INC BX LOOP REP JMP $ CODE ENDS END START 四、实验结果 通过在软件上调试，运行时能够看到内存地址的改变，证明此扩展的程序成功实现了。 五、实验心得
第一章 1．比较数字计算机和模拟计算机的特点 解：模拟计算机的特点：数值由连续量来表示，运算过程是连续的； 数字计算机的特点：数值由数字量（离散量）来表示，运算按位进行。 两者主要区别见P1 表1.1。 2．数字计算机如何分类？分类的依据是什么？ 解：分类：数字计算机分为专用计算机和通用计算机。通用计算机又分为巨型机、大型机、 中型机、小型机、微型机和单片机六类。 分类依据：专用和通用是根据计算机的效率、速度、价格、运行的经济性和适应性来划分的。 通用机的分类依据主要是体积、简易性、功率损耗、性能指标、数据存储容量、 指令系统规模和机器价格等因素。
3．数字计算机有那些主要应用？ （略） 4．冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是什么？它包括哪些主要组成部分？ 解：冯. 诺依曼型计算机的主要设计思想是：存储程序和程序控制。 存储程序：将解题的程序（指令序列）存放到存储器中； 程序控制：控制器顺序执行存储的程序，按指令功能控制全机协调地完成运算任务。 主要组成部分有：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备。 5．什么是存储容量？什么是单元地址？什么是数据字？什么是指令字？ 解：存储容量：指存储器可以容纳的二进制信息的数量，通常用单位KB、MB、GB来度量，存储容 量越大，表示计算机所能存储的信息量越多，反映了计算机存储空间的大小。 单元地址：单元地址简称地址，在存储器中每个存储单
元都有唯一的地址编号，称为单元地 址。 数据字：若某计算机字是运算操作的对象即代表要处理的数据，则称数据字。 指令字：若某计算机字代表一条指令或指令的一部分，则称指令字。 6．什么是指令？什么是程序？ 解：指令：计算机所执行的每一个基本的操作。 程序：解算某一问题的一串指令序列称为该问题的计算程序，简称程序。 7．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 解：一般来讲，在取指周期中从存储器读出的信息即指令信息；而在执行周期中从存储器中读出的 信息即为数据信息。 8．什么是内存？什么是外存？什么是CPU？什么是适配器？简述其功能。
实验一：扩展存储器读写实验 一.实验要求 编制简单程序，对实验板上提供的外部存贮器（62256）进行读写操作。 二.实验目的 1．学习片外存储器扩展方法。 2．学习数据存储器不同的读写方法。 三.实验电路及连线 将P1.0接至L1。CS256连GND孔。 四.实验说明 1．单片机系统中，对片外存贮器的读写操作是最基本的操作。用户藉此来熟悉MCS51单片机编程的基本规则、基本指令的使用和使用本仿真实验系统调试程序的方法。 用户编程可以参考示例程序和流程框图。本示例程序中对片外存贮器中一固定地址单元进行读写操作，并比较读写结果是否一致。不一致则说明读写操作不可靠或该存储器单元不可靠，程序转入出错处理代码段（本示例程序通过熄灭一个发光二极管来表示出错）。读写数据的选用，本例采用的是55（0101，0101）与AA（1010，1010）。一般采用这两个数据的读写操作就可查出数据总线的短路、断路等，在实际调试用户电路时非常有效。 用户调试该程序时，可以灵活使用单步、断点和变量观察等方法，来观察程序执行的流程和各中间变量的值。 2．在I状态下执行MEM1程序，对实验机数据进行读写，若L1灯亮说明RAM读
写正常。 3．也可进入LCA51的调试工具菜单中的对话窗口，用监控命令方式读写RAM，在I状态执行SX0000↓ 55，SPACE，屏幕上应显示55，再键入AA，SPACE，屏幕上也应显示AA，以上过程执行效果与编程执行效果完全相同。 注：SX是实验机对外部数据空间读写命令。 4．本例中，62256片选接地时，存储器空间为0000~7FFFH。 五.实验程序框图 实验示例程序流程框图如下： 六.实验源程序： ORG 0000H LJMP START ORG 0040H START:
计算机组成原理第1章习题与答案 一、选择题 1．从器件角度看，计算机经历了五代变化。但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）计算机。 A.并行 B.冯·诺依曼 C.智能 D.串行 2．冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是（）。 A.多指令流单数据流 B.按地址访问并顺序执行指令 C.堆栈操作 D.存贮器按内容选择地址 3．在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。 A.对程序员的训练要求来说，需要硬件知识 B.汇编语言对机器的依赖性高 C.用汇编语言编写程序的难度比高级语言小 D.汇编语言编写的程序执行速度比高级语言慢 4.（2009年考研题）冯·诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中，CPU区分它们的依据是（）。 A.指令操作码的译码结果 B.指令和数据的寻址方式 C.指令周期的不同阶段 D.指令和数据所在的存储单元 5．（2011年考研题）下列选项中，描述浮点数操作速度指标的是（）。 A.MIPS B.CPI C.IPC D.MFLOPS 6．（2012年考研题）基准程序A在某计算机上的运行时间为100秒，其中90秒为CPU时间，其它时间忽略不计。若CPU速度提高50%，I/O速度不变，则基准程序A所耗费的时间是（）秒。 A.55 B.60 C.65 D.70 7．（2013年考研题）某计算机主频为1.2 GHz，其指令分为4类，它们在基准程序中所占比例及CPI如下表所示。 该机的MIPS数是（）。 A.100 B.200 C.400 D.600
8．（2014年考研题）程序P在机器M上的执行时间是20s，编译优化后，P 执行的指令数减少到原来的70%，而CPI增加到原来的1.2倍，则P在M上的执行时间是（）。 A.8.4秒 B.11.7秒 C.14秒 D.16.8秒 9．（2015年考研题）计算机硬件能够直接执行的是（）。 Ⅰ．机器语言程序Ⅱ．汇编语言程序Ⅲ．硬件描述语言程序 A.仅Ⅰ B.仅ⅠⅡ C.仅ⅠⅢ D.ⅠⅡⅢ 二、名词解释 1．吞吐量2．响应时间3．利用率 4．处理机字长5．总线宽度6．存储器容量 7．存储器带宽8．主频/时钟周期9．CPU执行时间 10．CPI 11．MIPS 12．FLOPS 三、简答题 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何区分它们是指令还是数据？ 2．冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想是什么？按此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成？ 3．计算机系统分为哪几个层次？每层分别用软件还是硬件实现？
计算机组成原理 第1章计算机系统概论 一.填空题 1. 计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的，前者是计算机系统的物质基础，而后者则是计算机系统解题的灵魂，两者缺一不可。 2. 存储程序是指解题之前预先把程序存入存储器；程序控制是指控制器依据所存储的程序控制计算机自动协调地完成解题的任务，这两者合称为存储程序控制，它是冯·诺依曼型计算机的重要工作方式。 3.通常将控制器和运算器合称为中央处理器(CPU) ；而将控制器、运算器和内存储器合称为计算机的主机。 4.计算机系统的硬件包括控制器、运算器、存储器、I/O接口和I/O设备等五大部分。 二.选择题 1. 指令周期是指（ C ）。 A.CPU从主存取出一条指令的时间 B.CPU执行一条指令的时间 C. CPU从主存取出一条指令加上执行该指令的时间 三.问答题 1.存储程序控制是冯?诺依曼型计算机重要的工作方式，请解释何谓存储程序、程序控制？ 答：存储程序是指将解题程序(连同原始数据)预先存入存储器； 程序控制是指控制器依据存储的程序，控制全机自动、协调的完成解题任务。 2.计算机系统按功能通常可划分为哪五个层次？画出其结构示意图加以说明。 答：.五级组成的计算机系统如图1.7 (课本P18) 1）微程序设计级：微指令直接由硬件执行。 2）一般机器级(机器语言级)：由微程序解释机器指令系统，属硬件级。 3）操作系统级：由操作系统程序实现。 4）汇编语言级：由汇编程序支持执行。 5）高级语言级：由高级语言编译程序支持执行。 这五级的共同特点是各级均可编程。 四.计算题 1.设某计算机指令系统有4种基本类型的指令A、B、C和D，它们在程序中出现的频度(概率)分别为0.3、0.2、0.15和0.35，指令周期分别为5ns、5.5ns、8ns和10ns，求该计算机的平均运算速度是多少MIPS(百万条指令每秒)？ 解:指令平均运算时间： T=5×0.3＋5.5×0.2＋8×0.15＋10×0.35＝7.3 (ns) 平均运算速度： V=1/T=1/(7.3×10－3)＝137(MIPS) 第2章运算方法与运算器 一.填空题 1.若某计算机的字长是8位，已知二进制整数x＝10100，y＝–10100，则在补码的表示中，[x]补＝00010100 ，[y]补＝11101100 。 2. 若浮点数格式中阶码的基数已确定，而且尾数采用规格化表示法，则浮点数表示的数，其范围取决于浮点数阶码的位数，而精度则取决于尾数的位数。
计算机组成原理题解指南 第一部分：简答题 第一章计算机系统概论 1．说明计算机系统的层次结构。 计算机系统可分为：微程序机器级，一般机器级（或称机器语言级），操作系统级，汇编语言级，高级语言级。 第四章主存储器 1．主存储器的性能指标有哪些？含义是什么？ 存储器的性能指标主要是存储容量. 存储时间、存储周期和存储器带宽。 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。 存取时间又称存储访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。 存储周期是指连续两次独立的存储器操作（如连续两次读操作）所需间隔的最小时间。 存储器带宽是指存储器在单位时间中的数据传输速率。 2．DRAM存储器为什么要刷新？DRAM存储器采用何种方式刷新？有哪几种常用的刷新方式？ DRAM存储元是通过栅极电容存储电荷来暂存信息。由于存储的信息电荷终究是有泄漏的，电荷数又不能像SRAM存储元那样由电源经负载管来补充，时间一长，信息就会丢失。为此必须设法由外界按一定规律给栅极充电，按需要补给栅极电容的信息电荷，此过程叫“刷新”。 DRAM采用读出方式进行刷新。因为读出过程中恢复了存储单元的MOS栅极电容电荷，并保持原单元的内容，所以读出过程就是再生过程。 常用的刷新方式由三种：集中式、分散式、异步式。 3．什么是闪速存储器？它有哪些特点？ 闪速存储器是高密度、非易失性的读/写半导体存储器。从原理上看，它属于ROM型存储器，但是它又可随机改写信息；从功能上看，它又相当于RAM，所以传统ROM与RAM的定义和划分已失去意义。因而它是一种全新的存储器技术。 闪速存储器的特点：（1）固有的非易失性，（2）廉价的高密度，（3）可直接执行，（4）固态性能。4．请说明SRAM的组成结构，与SRAM相比，DRAM在电路组成上有什么不同之处？ SRAM存储器由存储体、读写电路、地址译码电路、控制电路组成，DRAM还需要有动态刷新电路。 第五章指令系统 1．在寄存器—寄存器型，寄存器—存储器型和存储器—存储器型三类指令中，哪类指令的执行时间最长？哪类指令的执行时间最短？为什么？ 寄存器-寄存器型执行速度最快,存储器-存储器型执行速度最慢。因为前者操作数在寄存器中，后者操作数在存储器中，而访问一次存储器所需的时间一般比访问一次寄存器所需时间长。 2．一个较完整的指令系统应包括哪几类指令？ 包括：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、程序控制指令、输入输出指令、堆栈指令、字符串指令、特权指令等。 3．什么叫指令？什么叫指令系统？ 指令就是要计算机执行某种操作的命令 一台计算机中所有机器指令的集合，称为这台计算机的指令系统。 第六章中央处理部件CPU 1．指令和数据均存放在内存中，计算机如何从时间和空间上区分它们是指令还是数据。 时间上讲，取指令事件发生在“取指周期”，取数据事件发生在“执行周期”。从空间上讲，从内存读出的指令流流向控制器（指令寄存器）。从内存读出的数据流流向运算器（通用寄存器）。 2．简述CPU的主要功能。 CPU主要有以下四方面的功能：(1)指令控制程序的顺序控制，称为指令控制。 (2)操作控制 CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应部件，从而 控制这些部件按指令的要求进行动作。 (3)时间控制对各种操作实施时间上的控制，称为时间控制。 (4)数据加工对数据进行算术运算和逻辑运算处理，完成数据的加工处理。 3．举出CPU中6个主要寄存器的名称及功能。 CPU有以下寄存器： (1)指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。 (2)程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。 (3)地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
实验5 存储器扩展实验 一、实验目的 1．掌握PC存储器扩展的方法。 2．熟悉6264芯片的接口方法。 3．掌握8031内部RAM和外部RAM的数据操作 二、实验设备 PC机、星研Star16L仿真器系统+仿真头PODPH51(DIP)、EL-Ⅱ型通用接口板实验电路，PROTEUS仿真软件。 三、实验内容 1）向外部存储器的7000H到8000H区间循环输入00～0FFH数据段。设置断点，打开外部数据存储器观察窗口，设置外部存储器的窗口地址为7000H—7FFFH。全速运行程序,当程序运行到断点处时,观察7000H—7FFFH的内容是否正确。 四、实验原理 实验系统上的两片6264的地址范围分别为：4000H～5FFFH，6000H～7FFFH，既可作为实验程序区，也可作为实验数据区。6264的所有信号均已连好。（3000H~3FFFH也可用） 五、实验方法 1、运用PROTUES软件进行虚拟仿真实验。按照实验要求用PROTUES软件绘制电路，编制程序，并通过调试。 2、运用星研仿真系统进行实际系统仿真实验。将星研仿真器与微机和目标板相互连接构成完整的硬件仿真系统，按照实验要求在通用实验板上进行硬件系统连接，并用星研仿真器进行系统仿真运行调试。 3、实验说明 在采用星研仿真时，若CPU选型为8051则，应将P2、P3口修改为总线模式（默认为IO口模式）。若为8031CPU则无此选项，因此不必修改。 4、星研仿真器设置时，注意，在项目工作环境设置选项中的存储器借出方式中，不能借用仿真器的外部数据空间（直接选择默认方式即可），否则无法正确测试实验箱上的存储器。 5、利用星研仿真器，在选择用户板外部RAM方式下，可以在存储器窗口中，通过直接对外部存储器单元的内容进行修改来确定该单元是否可用，可以修改的单元，表明用户可用，如果无法修改（无论键盘输入任何数字与字符，始终显示FF），则表明该存储单元不可用。 六、实验电路 1、PROTEUS 仿真电路
信息与管理科学学院计算机科学与技术 实验报告 课程名称：计算机组成原理 实验名称：存储器读写和总线控制实验 姓名：班级：指导教师：学号： 实验室：组成原理实验室 日期： 2013-11-22
一、实验目的 1、掌握半导体静态随机存储器RAM的特性和使用方法。 2、掌握地址和数据在计算机总线的传送关系。 3、了解运算器和存储器如何协同工作。 二、实验环境 EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、实验内容 学习静态RAM的存储方式，往RAM的任意地址里存放数据，然后读出并检查结果是否正确。 四、实验操作过程 开关控制操作方式实验 注：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。 本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。 1、按图3－1接线图接线： 图3－1 实验三开关实验接线 2、拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮—灭—亮。 3、往存储器写数据：
以往存储器的（FF ） 地址单元写入数据“AABB ”为例，操作过程如下： 4、按上述步骤按表3－2所列地址写入相应的数据 表3－2 5、从存储器里读数据： 以从存储器的（FF ） 地址单元读出数据“AABB ”为例，操作过程如下： (操作) (显示) (操作) (显示) (操作) (显6、按上述步骤读出表3－2数据，验证其正确性。 五、实验结果及结论 通过按照实验的要求以及具体步骤，对数据进行了严格的检验，结果是正确的，具体数据如图所示：
科技学院 课程设计实验报告 ( 2014--2015年度第一学期) 名称：计算机组成原理综合实验题目：存储器和I/O扩展实验 院系：信息工程系 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师：李梅王晓霞 设计周数：一周 成绩： 日期：2015 年1 月
一、目的与要求 1. 内存储器部件实验 （1）熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。 （2）理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案； （3）了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系； （4）了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作； （5）加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。 2. I/O口扩展实验 学习串行口的正确设置和使用。 二、实验正文 1．主存储器实验内容 1．1实验的教学计算机的存储器部件设计（说明只读存储器的容量、随机读写器的容量，各选用了什么型号及规格的芯片、以及地址空间的分布） 在教学计算机存储器部件设计中，出于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区（ROM，存放监控程序等） 和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB 的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片 实现，每2个8位的芯片合成一组用于组成16位长度的内存字，6个芯片被分 成3组，其地址空间分配关系是：0-1777h用于第一组ROM，固化监控程序， 2000-2777h用于RAM，保存用户程序和用户数据，其高端的一些单元作为监 控程序的数据区，第二组ROM的地址范围可以由用户选择，主要用于完成扩 展内存容量（存储器的字、位扩展）的教学实验。 1．2扩展8K字的存储空间，需要多少片58C65芯片，58C65芯片进行读写时的特殊要求 要扩展8K字的存储空间，需要使用2片（每一片有8KB容量，即芯片内由8192个单元、每个单元由8个二进制位组成）存储器芯片实现。对 58C65 ROM芯片执行读操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低点平， 使能控制信号（/OE）为低电平，读写命令信号（/WE）为高电平，读58C65 ROM 芯片的读出时间与读RAM芯片的读出时间相同，无特殊要求；对58C65 ROM 芯片执行写操作时，需要保证正确的片选信号（/CE）为低电平，使能控制信 号（/OE）为高电平，读写命令信号（/WE）为低电平，写58C65 ROM芯片的 维持时间要比写RAM芯片的操作时间长得多。为了防止对58C65 ROM芯片执 行误写操作，可通过把芯片的使能控制引脚（/OE）接地来保证，或者确保读 写命令信号（/WE）恒为高电平。 1．3在实验中思考为何能用E命令直接写58C65芯片的存储单元，而A命令则有时不正确；
第一章绪论习题及参考答案 一、判断题 1．微型计算机广阔的应用领域中，会计电算化属于科学计算应用方面。( ) 2．决定计算机计算精度的主要技术指标是计算机的字长。( ) 3．利用大规模集成电路技术把计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫做单片机。( ) 4．计算机“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条操作系统的命令。（） 5．兼容性是计算机的一个重要性能，通常是指向上兼容，即旧型号计算机的软件可以不加修改地在新型号计算机上运行。系列机通常具有这种兼容性。（） 二、简答题 1．电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别是什么 2．简单描述计算机的发展过程和应用范围。 3．冯·诺依曼机的主要特点是什么 4．按照冯·诺依曼原理，现代计算机应具备哪些功能 5．如何理解软硬件之间的等价性 6．何谓绿色计算机对它有哪些要求 7．简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。 8．计算机系统的主要技术指标有哪些 参考答案 一、判断题 1．错。会计电算化属于计算机数据处理方面的应用。 2．对。 3．错。计算机的运算部件和控制部件做在一块集成电路芯片上，这样的一块芯片叫CPU。 4．错。“运算速度”指标的含义是指每秒钟能执行多少条指令。 5．错。兼容性包括数据和文件的兼容、程序兼容、系统兼容和设备兼容，微型计算机通常具有这种兼容性。 二、简答题 1．电子数字计算机的运算对象是离散的数字量，用数码进行运算，其运算结果也是离散的数字量；电子模拟计算机的运算对象是连续变化的物理量(如电流、电压等)，其运算结果也是连续变化的物理量。数字计算机的运算速度快，运算精度高。现代所说的计算机都是电子数字计算机。 2．从1946年世界上第一台数字电子计算机ENIAC研制成功至今，计算机的发展经历了4个时
综合题 1. 设存储器容量为32字，分为M0-M3四个模块，每个模块存储8个字，地址分配方案分别如下图中图（a）和图（b）所示。 （1）（a）和（b）分别采用什么方式进行存储器地址编址？ （2）设存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期τ=50ns。问(a)和（b）两种方式下所对应的存储器带宽分别是多少(以Mb/s为单位)？ 2．假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取指微指令是所有指令公用的，已知微指令长度为32位，请估算控制存储器的容量是多少字节？ 3. （1）用16K×8位的SRAM芯片形成一个32K×16位的RAM区域，共需SRAM芯片多少片？ （2）设CPU地址总线为A15～A0，数据总线为D15～D0，控制信号为R/W（读/写）、MREQ（允许访存）。SRAM芯片的控制信号有CS和WE。要求这32K×16位RAM 区域的起始地址为8000H，请画出RAM与CPU的连接逻辑框图。
*4 CPU执行一段程序时，Cache完成存取的次数为3800次，主存完成存取的次数为200次，已知Cache存取周期为50ns，主存为250ns， 求（1）Cache命中率。（2）平均访问时间（3）Cache/主存系统的效率。 5．已知某机采用微程序控制方式，其控制存储器容量为512*48（位）。微程序可在整个存储器中实现转移，可控制微程序转移的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如下图所示。 （1）微指令中的三个字段分别应为多少位？ （2）画出围绕这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。 6．用2M×8位的SRAM芯片，设计4M×16位的SRAM存储器，试画出存储器芯片连接图。 *7．某计算机系统的内存储器由cache和主存构成，cache的存储周期为30ns，主存的存取周期为150ns。已知在一段给定的时间内，CPU共访问内存5000次，其中400次访问主存。问： ① cache的命中率是多少？ ② CPU访问内存的平均时间是多少纳秒？
实验六存储器和总线实验 一、实验目的 熟悉存储器和总线组成的硬件电路 二、实验要求 按照实验步骤完成实验项目，利用存储器和总线传输数据。 三、实验内容 （1）实验原理 实验所用半导体静态存储器电路原理如图所示，该静态存储器由一片6116（2k*8）构成，其数据线（D0-D7）已和数据总线（BUS-DIAP UNIT）相连接，地址线由地址锁存器（74LS273）给出，该锁存器的输入已连至数据总线。地址A0-A7与地址总线相连，显示地址内容。数据开关经三态门（74LS245）已连至数据总线，分时给出地址和数据。因为地址寄存器为8位，接入6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10本实验装置已接地，其容量为256字节。6116由三根控制线：/CS(片选线)、OE（读线）、WE（写线）。当片选有效（/CS=0）时，同时OE=0时，(WE=0)时进行读操作。本实验中将OE引入接地，在此情况下，当/CS、WE=1时进行写操作。/CS=0、WE=0时进行写操作，其写时间与T3脉冲宽度一致。实验时T3脉冲由“单步”命令键产生，其它电平控制信号由二进制开关模拟，其中/CE（存储器片选信号为低电平有效，WE为写/读（W/R）控制信号，当WE=0时进行读操作、当WE=1时为写操作。 （2）实验步骤 1、控制信号连接：位于实验装置右侧边缘的RAM片选端（/CE）、写/读线（WE）、地址锁存信号（LDAR）与位于实验装置左上方的控制信号（/CE、WE、LDAR）之间对应相连。位于实验装置左上方CTR-OUT的控制信号(/SW-B)与左下方INPUT-UNIT(/SW-B)对应相连。 具体信号连接：/CE,WE,LDAR,/SW-B 2、完成上述连接，仔细检查无误后方可进入本实验。 在闪动是我“P”状态下按动增值命令键，时LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示装置已进入手动单元试验状态。（若当前处“H”状态，本操作可略） 3、内部总线数据写入存储器 给存储器的00、01、02、03、04地址单元中分别写入数据11、12、13、14、15，具体操作步骤如下：（以向00地址单元写入11数据为例，然后重复操作将数据分别写入各地址单元）。4,、读存储器的数据到数据总线 依次独处第00、01、02、03、04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。具体步骤如下：（以从00单元独处11数据为例，其它则类似）
习题 1 一．单项选择题： 1．冯.诺依曼机工作方式的基本特点是_______。 A. 多指令流单数据流 B. 按地址访问并顺序执行指令 C. 堆栈操作 D. 存储器按内部选择地址 2．计算机经历了从器件角度划分的四代发展历程，但从体系结构来看，至今为止绝大多数计算机仍是_______式计算机。 Ａ. 实时处理 B. 智能化 C. 并行 D. 冯.诺依曼 3．下列选项中不是冯.诺依曼计算机的最根本特征是_______。 A. 以运算器为中心 B. 指令并行执行 C. 存储器按地址访问 D. 数据以二进制编码，并采用二进制运算4．计算机的外围设备是指_______。 A. 除了CPU和内存以外的其他设备 B. 外存储器 C. 远程通信设备 D. 输入/输出设备 5．完整的计算机系统包括_____。 A．运算器、存储器、控制器B．外部设备和主机 C．主机和实用程序D．配套的硬件设备和软件系统 6．至今为止，计算机的所有信息仍以二进制方式表示的理由是______。 A．节约元件B．运算速度快 C．由物理器件的性能决定D．信息处理方便 7．计算机硬件能直接执行的语言是。 A．符号语言 B. 高级语言 C．机器语言 D. 汇编语言 8. 下列说法中不正确的是______。 A．部分由软件实现的操作也可以由硬件来完成 B．在计算机系统的多级层次结构中，汇编语言级和高级语言级是软件级，其他三级都是硬件级 C．在计算机系统中，硬件是物资基础，软件是解题灵魂 D．面向高级语言的机器是可以实现的 9. 邮局对信件自动分练，使用的计算机技术是______。 A．机器翻译 B. 模式识别 C. 机器证明 D. 自然语言理解 10. 下列程序中，属于系统程序的是______。 A．科学计算程序 B. 自动控制程序 C. 企事业管理程序 D. 操作系统 11．关于CPU主频、CPI、MIPS、MFLOPS说法正确的是。 A．CPU主频是指CPU系统执行指令的频率，CPI是执行一条指令平均使用的频率B．CPI是执行一条指令平均使用CPU时钟的个数，MIPS描述一条CPU指令 C．MIPS是描述CPU执行指令的频率，MFLOPS是计算机系统的浮点数指令 D．CPU主频指CPU系统使用的时钟脉冲频率，CPI是平均每条指令执行所需CPU时钟的个数
实验五 存储器读写实验实验目的 1. 掌握存储器的工作特性。 2. 熟悉静态存储器的操作过程，验证存储器的读写方法。 二、实验原理 表芯片控制信号逻辑功能表
2. 存储器实验单元电路 芯片状态 控制信号状态 DO-D7 数据状态 M-R M -W 保持 1 1 高阻抗 读出 0 1 6116-^总钱 写人 1 0 总线-*6116 无效 报警 ^2-10 D7—DO A7—A0
團2-8存储器实验电路逻辑图 三、实验过程 1. 连线 1） 连接实验一（输入、输出实验）的全部连线。 2） 按逻辑原理图连接M-W M-R 两根信号低电平有效信号线 3） 连接A7-A0 8根地址线。 4） 连接B-AR 正脉冲有效信号 2. 顺序写入存储器单元实验操作过程 1） 把有B-AR 控制开关全部拨到0,把有其他开关全部拨到1,使全部信号都处 于无效 状态。 2） 在输入数据开关拨一个实验数据，如“ 00000001”即16进制的01耳 把IO-R 控制开关拨下，把地址数据送到总线。 3） 拨动一下B-AR 开关，即实现“1-0-1 ”产生一个正脉冲，把地址数据送地 址寄存器保存。 4） 在输入数据开关拨一个实验数据，如“ 10000000',即16进制的80耳 把IO-R 控 制开关拨下，把实验数据送到总线。 3. 存储器实验电路 0 O O 0 0 olo O O O O 0 00 OUTPUT L/O :W 8-AR ￡ ■」2 ■七 ol^Fgr' L P O 74LS273 A7- AO vz 0 o|o 0 r 6116 A7 INPUT D7-O0 [olololololololol T2
存储器扩展实验 1．实验目的 1. 了解存储器的扩展方法及其对存储器的读/写。 2. 掌握CPU对8/16位存储器的访问方法。 2．实验设备 PC机一台，TD-PITC实验箱。 3．实验内容 编写程序，往扩展存储器中传送有规律的数据（如5555H、AAAAH或顺序递增的数据等，以便于观察写入是否正确），然后通过Tdpit软件中的“扩展存储区数据显示窗口”查看该存储空间，检测写入数据是否正确。 1）循环传送16位规则字到扩展存储器（共32768个字）； 2）循环传送16位非规则字到扩展存储器（共32768个字）； 3）循环传送字节数据到扩展存储器（共32768个字节）。 关于规则字和非规则字的含义见以下16位存储器操作的说明。 4．实验原理 1）SRAM 62256介绍 SRAM（静态RAM）的基本存储元是由MOS管组成的触发器电路构成，每个触发器可以存放1位信息。只要不掉电，所储存的信息就不会丢失。目前较常用的SRAM有6116（2K×8），6264（8K×8）和62256（32K×8）。TD-PITC实验箱内使用了2片62256构成32K×16的扩展存储器模块。62256的引脚如图1所示。 图1 62256引脚图 2）16位总线的存储器接口 TD-PITC实验箱中的16位系统总线提供了XA1～XA20、#BHE、#BLE、MY0等信号用于扩展存储器的读写操作。MY0是系统为扩展存储器提供的片选信号，其地址空间为D8000H～DFFFFH，XA1～XA20提供了16位（2字节）存储单元的地址，#BHE和#BLE用来确定访问16位存储单元中的低8位还是高8位，#BLE有效时允许访问低8位（D7-D0），#BHE有效时允许访问高8位（D15-D8）。其对应关系如表1所示。
计算机组成原理术语大全(一) 概念题:（第一章） 1、主机：主机中包含了除输入输出设备以外的所有电路部件，是一个能够独立工作的系统。 2、CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，同运算器和控制器构成。 3、运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。 4、ALU：算术逻辑运算单元，执行所有的算术运算和逻辑运算。 5、外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。 6、数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 7、指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。 8、透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 9、位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。 10、字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 11、字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。 12、字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。 13、地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。 14、存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。 15、总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。 16、硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 17、软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。 18、兼容：计算机部件的通用性。 19、软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。 20、程序：完成某种功能的指令序列。 21、寄存器：是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。 22、容量：是衡量容纳信息能力的指标。 23、主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高、成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。 24、辅存：一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备，成本低，存储时间长。 25、操作系统：主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 26、汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 27、汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。 28、编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。 29、解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。 30、系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。