計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)教程

第1章 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用和目標(biāo) 1
1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用 1
1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和水平 1
1.3 教學(xué)實(shí)驗(yàn)的目標(biāo) 2
第2章 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn) 5
2.1 TDS-2數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 5
2.1.1 TDS-2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能特點(diǎn) 5
2.1.2 TDS-2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本組成 6
2.2 數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)基本知識 11
2.2.1 數(shù)字集成電路 11
2.2.2 數(shù)字波形 12
2.2.3 數(shù)字電路測試及故障查找、排除 14
2.3 基本邏輯門實(shí)驗(yàn) 15
2.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?15
2.3.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 15
2.3.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 16
2.3.4 實(shí)驗(yàn)提示 16
2.3.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 16
2.4 三態(tài)門實(shí)驗(yàn) 16
2.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?16
2.4.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 17
2.4.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 17
2.4.4 實(shí)驗(yàn)提示 17
2.4.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 17
2.5 數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器實(shí)驗(yàn) 18
2.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?18
2.5.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 18
2.5.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 18
2.5.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 18
2.6 全加器實(shí)驗(yàn) 19
2.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?19
2.6.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 19
2.6.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 19
2.6.4 實(shí)驗(yàn)提示 20
2.6.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 20
2.7 組合邏輯中的冒險(xiǎn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)* 20
2.7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?20
2.7.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 20
2.7.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 20
2.7.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 21
2.8 觸發(fā)器實(shí)驗(yàn) 21
2.8.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?21
2.8.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 21
2.8.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 21
2.8.4 實(shí)驗(yàn)提示 22
2.8.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 22
2.9 簡單時(shí)序電路實(shí)驗(yàn) 22
2.9.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?22
2.9.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 22
2.9.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 23
2.9.4 實(shí)驗(yàn)提示 24
2.9.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 24
2.10 計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn) 24
2.10.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?24
2.10.2 實(shí)驗(yàn)說明 25
2.10.3 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 25
2.10.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 25
2.10.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 25
2.11 四相時(shí)鐘分配器* 26
2.11.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?26
2.11.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 26
2.11.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 26
2.11.4 實(shí)驗(yàn)提示 27
2.11.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 27
2.12 通用邏輯陣列(GAL)實(shí)驗(yàn) 27
2.12.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?27
2.12.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 28
2.12.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 28
2.12.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 28
2.13 在系統(tǒng)編程實(shí)驗(yàn)（1） 29
2.13.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?29
2.13.2 實(shí)驗(yàn)所用的器件和設(shè)備 29
2.13.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 30
2.3.13 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 30
2.14 在系統(tǒng)編程實(shí)驗(yàn)（2） 30
2.14.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?30
2.14.2 實(shí)驗(yàn)所用的器件和設(shè)備 30
2.14.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 31
2.14.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 31
2.15 課題一 簡易電子琴 32
2.15.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32
2.15.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和儀表 32
2.15.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 32
2.15.4 實(shí)驗(yàn)提示 32
2.15.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 33
2.16 課題二 簡易頻率計(jì) 33
2.16.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?33
2.16.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 33
2.16.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 33
2.16.4 實(shí)驗(yàn)提示 34
2.16.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 34
2.17 課題三 交通控制燈 34
2.17.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?34
2.17.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 34
2.17.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 35
2.17.4 實(shí)驗(yàn)提示 35
2.17.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 35
2.18 課題四 電子鐘 36
2.18.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?36
2.18.2 實(shí)驗(yàn)所用器件和設(shè)備 36
2.18.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 36
2.18.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 36
2.19 課題五 自動打鈴系統(tǒng)* 37
2.19.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 37
2.19.2 設(shè)計(jì)要求 37
2.19.3 評分標(biāo)準(zhǔn) 38
2.19.4 說明 38
2.20 TEC-5 數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 38
2.20.1 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)區(qū) 39
2.20.2 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容 40
第3章 EDA工具入門 41
3.1 ispEXPERT使用概述 41
3.1.1 項(xiàng)目導(dǎo)航器 41
3.1.2 可編程器件設(shè)計(jì)步驟 43
3.2 建立由ABEL-HDL源文件組成的設(shè)計(jì) 44
3.3 建立由原理圖源文件組成的設(shè)計(jì) 48
3.3.1 進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境 48
3.3.2 安放元件 49
3.3.3 連線 50
3.3.4 自定義元件模塊 53
3.4 混合設(shè)計(jì)及層次導(dǎo)航 55
3.4.1 選擇自定義元件的源文件形式 55
3.4.2 層次導(dǎo)航 56
3.5 編譯、模擬與器件適配 56
3.5.1 文件編譯 56
3.5.2 連接和器件適配 57
3.5.3 模擬 57
3.6 下載 60
第4章 TEC-5數(shù)字邏輯和計(jì)算機(jī)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 63
4.1 TEC-5實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成 63
4.1.1 TEC-5實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn) 63
4.1.2 TEC-5實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成 64
4.2 運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn) 74
4.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?74
4.2.2 實(shí)驗(yàn)電路 74
4.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 75
4.2.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 76
4.2.5 實(shí)驗(yàn)要求 76
4.2.6 實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 76
4.3 雙端口存儲器原理實(shí)驗(yàn) 78
4.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?78
4.3.2 實(shí)驗(yàn)電路 79
4.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 80
4.3.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 80
4.3.5 實(shí)驗(yàn)要求 81
4.3.6 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果 81
4.4 數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn) 82
4.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?82
4.4.2 實(shí)驗(yàn)電路 83
4.4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 84
4.4.4 故障的分析與排除 84
4.4.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 85
4.4.6 實(shí)驗(yàn)要求 85
4.4.7 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果 86
4.5 微程序控制器組成實(shí)驗(yàn) 87
4.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?87
4.5.2 實(shí)驗(yàn)電路 88
4.5.3 機(jī)器指令與微程序 91
4.5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 95
4.5.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 96
4.5.6 實(shí)驗(yàn)要求 96
4.5.7 實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 96
4.6 CPU組成與指令周期實(shí)驗(yàn) 101
4.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?101
4.6.2 實(shí)驗(yàn)電路 101
4.6.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 101
4.6.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 101
4.6.5 實(shí)驗(yàn)要求 103
4.6.6 實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 103
4.7 采用硬連線控制器的順序模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試（課程設(shè)計(jì)） 107
4.7.1 教學(xué)目的、任務(wù)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備 107
4.7.2 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng) 108
4.7.3 總體設(shè)計(jì) 109
4.7.4 硬連線控制器的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 109
4.7.5 組裝與調(diào)試 111
4.7.6 參考設(shè)計(jì)方案 112
第5章 TEC-4計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 117
5.1 TEC-4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)和組成 117
5.1.1 TEC-4實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)特點(diǎn) 117
5.1.2 TEC-4實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成 118
5.2 運(yùn)算器組成實(shí)驗(yàn) 128
5.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?128
5.2.2 實(shí)驗(yàn)電路 128
5.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 130
5.2.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 130
5.2.5 實(shí)驗(yàn)要求 131
5.3 雙端口存儲器原理實(shí)驗(yàn) 131
5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?131
5.3.2 實(shí)驗(yàn)電路 131
5.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 133
5.3.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 133
5.3.5 實(shí)驗(yàn)要求 134
5.4 數(shù)據(jù)通路組成實(shí)驗(yàn) 134
5.4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?134
5.4.2 實(shí)驗(yàn)電路 135
5.4.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 135
5.4.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 137
5.4.5 實(shí)驗(yàn)要求 137
5.5 微程序控制器組成實(shí)驗(yàn) 138
5.5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?138
5.5.2 實(shí)驗(yàn)電路 138
5.5.3 機(jī)器指令與微程序 141
5.5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 144
5.5.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 144
5.5.6 實(shí)驗(yàn)要求 145
5.6 CPU組成與指令周期實(shí)驗(yàn) 145
5.6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?145
5.6.2 實(shí)驗(yàn)電路 146
5.6.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 146
5.6.4 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 146
5.6.5 實(shí)驗(yàn)要求 147
5.7 中斷原理實(shí)驗(yàn) 148
5.7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?148
5.7.2 實(shí)驗(yàn)電路 148
5.7.3 中斷的檢測、執(zhí)行和返回過程 149
5.7.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 149
5.7.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 150
5.7.6 實(shí)驗(yàn)要求 150
5.8 采用硬連線控制器的順序模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試 151
5.8.1 教學(xué)目的、任務(wù)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備 151
5.8.2 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng) 152
5.8.3 總體設(shè)計(jì) 152
5.8.4 硬連線控制器的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 152
5.8.5 組裝與調(diào)試 155
第6章 研究性實(shí)驗(yàn)課題 157
6.1 陣列乘法器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 157
6.1.1 教學(xué)目的 157
6.1.2 設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù) 157
6.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 157
6.2 多功能ALU設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 159
6.2.1 教學(xué)目的 159
6.2.2 設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù) 159
6.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 159
6.3 采用微程序控制器的流水模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 161
6.3.1 教學(xué)目的 161
6.3.2 時(shí)間安排 161
6.3.3 設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù) 161
6.4.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 162
6.4 采用硬連線控制器的流水模型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 165
6.4.1 教學(xué)目的 165
6.4.2 時(shí)間安排 166
6.4.3 設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù) 166
6.4.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 166
參考文獻(xiàn) 168