1、第一章 DVCC系列計算機組成原理系統概述一、DVCC系列計算機組成原理系統簡介DVCC系列計算機組成原理系統是江蘇啟動計算機公司研制的。DVCC實驗機能很好地完成計算機硬件系統各功能部件的教學實驗，它包括運算器部件、控制器部件、主存儲器部件、總線和幾種最重要的外設接口實驗，包括中斷、定時計數器、輸入/輸出接口等，在相應軟件的配合下，將各功能部件有機的結合起來，完成計算機整機的實驗。通過它能體現出重要教學內容、能完成主要教學實驗項目。在基本系統上支持多項擴展功能，它包括一個在系統大規模可編程器件，一個并行接口電路。DVCC系列實驗系統可支持高級與初級兩個層次上兩種方式的實驗，高層次的實驗方式是

2、指DVCC系列機與PC微機連起來運行，可以動態顯示整個實驗過程中數據流的流向和當前的各種參數；初級實驗方式是指不接任何計算機外圍設備，只用DVCC系列機上的開關、按鍵及指示燈、數碼管顯示器等操作，控制實驗機的運行，同時顯示運行的結果。二、DVCC系列計算機組成原理系統硬件技術指標1、實驗系統的字長為8位、16位兼容設計。可進行16位運算器實驗。 2、實驗系統的基本指令系統類PC 機，有多種指令格式，多種尋址方式。 3、主存儲器采用8K字節靜態存儲器6264，用于存放用戶程序和數據。 4、由4片4位的算術邏輯單元功能發生器級聯而成16位運算器。另配有一個雙向通用移位/寄存器，以實現邏輯移位功能。

3、 5、控制器采用微程序方案實現，控存字長為24位，可用最大容量為1024字節，且用電可擦寫的E2ROM存儲器芯片組成，支持動態微程序設計。 6、實驗系統上配有一個RS232串行接口，能直接與微機相連，在軟件的配合下，完成全部的部件實驗和整機組成實驗。 7、作為實驗系統的擴展部分：（1）主板上擴展有一個6000門CPLD器件，以實現可重構原理計算機組成設計實驗以及系統結構的實驗，培養學生綜合設計能力；（2）擴展有并行I/O口8255、定時/計數器8253，便于學生掌握計算機I/O口擴展方法；（3）配有萬能接線板組成的通用實驗板。 8、實驗系統工作頻率源由555時基電路和74LS123可再觸發單穩

4、態多諧振蕩器組成產生，頻率范圍為330HZ580HZ。 9、實驗系統上裝有24個微程序輸入開關，16個數據開關，18個控制開關，2個微動開關和2位七段數碼管以及多個發光二極管等。在不接入計算機的情況下能在手動方式下完成全部部件實驗和整機組成實驗。而且數據的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習慣。 10、實驗系統須采用總線結構，使實驗計算機具有結構簡單清晰、擴展方便、靈活易變等諸多優點，實驗時只要少些接線即可。 三、DVCC系列計算機組成原理系統軟件性能1、獨創的查錯功能，通過上位機軟件實時顯示硬件運行情況，錯誤定位一目了然。 2、代碼程序、微程序直接屏幕編輯。 3、微程序動作屏幕上

5、直接解釋，讓學生充分理解計算機系統硬件與軟件的結合點。 4、實驗原理、目的、內容和動態調試軟件集成于一體，計算機內部程序運行流程彩色動態顯示，直觀生動，便于多媒體教學。 5、提供雙通道虛擬示波器，用于實驗過程中信號的觀察，以便在設計性、創新性實驗過程中及時分析排除故障，這樣，可以減少實驗室硬件設備的投入，提高實驗設備的綜合利用率。四、DVCC系列計算機組成原理實驗機平面圖DVCC系列實驗機平面圖如圖1所示。從圖1中可看到，DVCC系列實驗機為學生提供了運算器ALU、寄存器堆模塊、指令部件模塊、內存模塊、微程序模塊、啟停和時序電路模塊、控制臺控制模塊以及擴展模塊。各功能模塊的輸出均通過三態器件，

6、部分模塊間的總線已連好，另一部分模塊的總線學生可按需要連接。各模塊所用的控制線全部用跳線器跳接，簡單方便。- 1 -I/O擴展區擴展數據輸出顯示總線數據顯示數據輸入并顯示微地址控制微地址顯示微地址輸入微程序模塊啟動運行手動脈沖編程寫讀運行單步運行方式停止運行控制SWCSWA總清外部總線內部總線程序RAMRS232串行通信口低8位運算器地址總線顯示24個微程序輸入開關高8位運算器部分信號控制開關手動、自動切換跳線器圖1-1 DVCC-C8JH實驗機平面圖- 13 -第二章 調試軟件簡介DVCC實驗機系統在控制軟件的協調控制下，提供靈活的實驗操作方式。在實驗計算機獨立使用時，通過撥動開關及發光二極

7、管以及二進制數碼形式進行輸入、編程、顯示、調試，而且數據的輸入/輸出顯示為高電平亮，低電平滅，符合人們的習慣。在實驗計算機通過RS232通信接口與上位機聯機時，可以在上位機上進行編程、相互傳送裝載實驗程序、動態調試和運行實驗程序等全部操作，實驗者可根據實驗題目的需要在兩種實驗操作方式之間隨意切換。DVCC實驗計算機系統提供WINDOWS環境下集成調試軟件，有多個顯示窗口，如寄存器窗口、微代碼窗口、程序代碼窗口、動態代碼調試窗口、實時數據流動顯示窗口等，可在屏幕上顯示本實驗計算機的組成邏輯示意圖，如圖2所示。在此環境下，微代碼、程序代碼可以直接在屏幕上修改或編程；微代碼字段可以直接動作解釋；調試

8、運行過程實時動態跟蹤顯示，如數據流的流向及數據總線、地址總線、控制總線的各種信息，使調試過程極為生動形象；并具有邏輯示波器測量等強大功能。為同學們提供了良好的實驗操作環境，增強同學們的學習、實驗的興趣，從而提高教學效果。在DVCC實驗計算機上還配有雙通道虛擬示波器測量軟件，用于實驗過程中信號的觀察，以便在設計性、創新性實驗過程中及時分析排除故障，這樣，可以減少實驗室硬件設備的投入，提高實驗設備的綜合利用率。DVCC實驗計算機系統的集成調試軟件的硬件要求： 一臺 IBM 兼容個人計算機，至少 Pentium 或 PentiumII或更高。 光驅和鼠標； Microsoft Windows95/9

9、7/98/NT/2000 操作系統； 至少32兆內存，建議使用>64兆； 至少4兆可用硬盤空間； 至少256色顯示卡。圖2-1 DVCC計算機系統的WINDOWS環境下集成調試軟件界面 存儲器實驗一、實驗目的掌握靜態隨機存取存儲器RAM工作特性及數據的讀寫方法。二、實驗內容1、實驗原理主存儲器單元電路主要用于存放實驗機的機器指令，如圖5.1所示，它的數據總線連到外部數據總線EXD0EXD7上；它的地址總線由地址寄存器單元電路中的地址寄存器74LS273（U37）給出，地址值由8個LED燈LAD0LAD7顯示，高電平點亮，低電平熄滅；在手動方式下，輸入數據由8位數據開關KD0KD7提供，并

10、經一三態門74LS245（U51）連至外部數據總線EXD0EXD7，實驗時將外部數據總線EXD0EXD7用8芯排線連到內部數據總線BUSD0BUSD7，分時給出地址和數據。它的讀信號直接接地；它的寫信號和片選信號由寫入方式確定。該存儲器中機器指令的讀寫分手動和自動兩種方式。手動方式下，寫信號由W/R提供，片選信號由CE提供；自動方式下，寫信號由控制CPU的P1.2提供，片選信號由控制CPU的P1.1提供。由于地址寄存器為8位，故接入6264的地址為A0A7，而高4位A8A12接地，所以其實際使用容量為256字節。6264有四個控制線：CS1為第一片選線、CS2為第二片選線、OE讀出使能線及WE

11、寫使能線。其功能如表5.1所示。CS1片選線由CE控制（對應開關CE）、OE讀出使能線直接接地、WE寫使能線由W/R控制（對應開關WE）、CS2直接接+5V。圖5.1中信號線LDAR由開關LDAR提供，手動方式實驗時，跳線器LDAR撥至左側，脈沖信號T3由實驗機上時序電路模塊TS3提供，實驗時只需將J22跳線器連上即可，T3的脈沖寬度可調。2、實驗接線 總清開關撥到“1”位置。MBUS連BUS2；EXJ1連BUS3；跳線器J22的T3連TS3；跳線器J16的SP連H23；跳線器SWB、CE、WE、LDAR撥至左側（手動位置）。圖5.1 主存儲器單元電路表5.1 6264功能表工作方式I/O輸入

12、DIDO/OE/WE/CS1非選擇XHIGH-ZXXH讀出HIGH-ZDOLHL寫入DIHIGH-ZHLL寫入DIHIGH-ZLLL選擇XHIGH-ZHHL3、實驗步驟 連接實驗線路，仔細查線無誤后接通電源。 形成時鐘脈沖信號T3。方法如下：在時序電路模塊中有兩個二進制開關“運行控制”和“運行方式”。將“運行控制”開關置為“運行”狀態、“運行方式”開關置為“連續”狀態時，按動“運行啟動”開關，則T3有連續的方波信號輸出，此時調節電位器W1，用示波器觀察，使T3輸出實驗要求的脈沖信號；本實驗中“運行方式”開關置為“單步”狀態，每按動一次“啟動運行”開關，則T3輸出一個正單脈沖，其脈沖寬度與連續方

13、式相同。 向存儲器的00地址單元中寫入數據11，具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數據開關置數開輸入三態門數據置入地址寄存器CE=1SWB=0SWB=1KD7D0=00000000LDAR=0SWB=00SWB=0CE=0WE=1LDAR=0T3= 數據開關置數開輸入三態門數據置入存儲器RAMSWB=1KD7D0=00010001如果要對其它地址單元寫入內容，方法同上，只是輸入的地址和內容不同。 讀出剛才寫入00地址單元的內容，觀察內容是否與寫入的一致。具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數據開關置數開輸入三態門數據置入地址寄存器CE=1SWB=0SW

14、B=1KD7D0=00000000SWB=1CE=0LDAR=0WE=0 數據從存儲器讀出三、實驗數據記錄1、記錄向存儲器寫入數據的操作過程。按照前面介紹的實驗步驟向存儲器地址為00H， 01H，02H，03H，04H，05H的單元分別寫入數據：55H，33H，44H，66H，08H，F0H。2、寫出讀出存儲器單元內容的操作過程并記錄以下地址單元讀出的內容。地址內容地址內容0000000000000100000000010000010100000010000010000000001100000100四、根據電路圖分析向存儲器置數和從存儲器讀數的工作原理。相關補充：1、74ls273引腳圖與管腳

15、功能表中文資料74LS273是8位數據/地址鎖存器，他是一種帶清除功能的8D觸發器，下面我介紹一下他的管腳圖功能表等資料。(1).1腳是復位CLR,低電平有效,當1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復位;(2).當1腳為高電平時,11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發鎖存,當11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態,并且立即呈現在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上

16、.74ls273管腳功能：1D8D為數據輸入端，1Q8Q為數據輸出端，正脈沖觸發，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。2、74ls24574LS245是我們常用的芯片，用來驅動led或者其他的設備，它是8路同相三態雙向總線收發器，可雙向傳輸數據。74LS245還具有雙向三態功能，既可以輸出，也可以輸入數據。當片選端/CE高電平時，高阻。當片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由 B 向 A 傳輸；（接收）DIR=“1”，信號由 A 向 B 傳輸；（發送）。3、6264芯片引腳圖和內部結構圖l Intel 6264的特性及引腳信號Intel 6264的容量為8KB，是28引腳雙列直插式芯片，采用CMOS工藝制造A12A0（address inputs）：地址線，可尋址8KB的存儲空間。D7D0（data bus）：數據線，雙向，三態。OE（output enable）：讀出允許信號，輸入，低電平有效。WE（write enable）：寫允許信號，輸入，低電平有效。CE1（chip enable）：片選信號1，輸入，在讀/寫方式時為低電平。CE2（chip enable