計算機硬件基礎(chǔ)課實驗教程

第1章 實驗教學(xué)的作用和目標 1
1.1 實驗教學(xué)的作用 1
1.2 實驗教學(xué)的內(nèi)容和水平 1
1.3 教學(xué)實驗的目標 2
第2章 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實驗 5
2.1 TDS-2數(shù)字電路實驗系統(tǒng) 5
2.1.1 TDS-2實驗系統(tǒng)的性能特點 5
2.1.2 TDS-2實驗系統(tǒng)的基本組成 6
2.2 數(shù)字邏輯實驗基本知識 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 基本邏輯門實驗 15
2.3.1 實驗?zāi)康?15
2.3.2 實驗所用器件和設(shè)備 15
2.3.3 實驗內(nèi)容 16
2.3.4 實驗提示 16
2.3.5 實驗報告要求 16
2.4 三態(tài)門實驗 16
2.4.1 實驗?zāi)康?16
2.4.2 實驗所用器件和設(shè)備 17
2.4.3 實驗內(nèi)容 17
2.4.4 實驗提示 17
2.4.5 實驗報告要求 17
2.5 數(shù)據(jù)選擇器和譯碼器實驗 18
2.5.1 實驗?zāi)康?18
2.5.2 實驗所用器件和設(shè)備 18
2.5.3 實驗內(nèi)容 18
2.5.4 實驗報告要求 18
2.6 全加器實驗 19
2.6.1 實驗?zāi)康?19
2.6.2 實驗所用器件和設(shè)備 19
2.6.3 實驗內(nèi)容 19
2.6.4 實驗提示 20
2.6.5 實驗報告要求 20
2.7 組合邏輯中的冒險現(xiàn)象實驗* 20
2.7.1 實驗?zāi)康?20
2.7.2 實驗所用器件和設(shè)備 20
2.7.3 實驗內(nèi)容 20
2.7.4 實驗報告要求 21
2.8 觸發(fā)器實驗 21
2.8.1 實驗?zāi)康?21
2.8.2 實驗所用器件和設(shè)備 21
2.8.3 實驗內(nèi)容 21
2.8.4 實驗提示 22
2.8.5 實驗報告要求 22
2.9 簡單時序電路實驗 22
2.9.1 實驗?zāi)康?22
2.9.2 實驗所用器件和設(shè)備 22
2.9.3 實驗內(nèi)容 23
2.9.4 實驗提示 24
2.9.5 實驗報告要求 24
2.10 計數(shù)器實驗 24
2.10.1 實驗?zāi)康?24
2.10.2 實驗說明 25
2.10.3 實驗所用器件和設(shè)備 25
2.10.4 實驗內(nèi)容 25
2.10.5 實驗報告要求 25
2.11 四相時鐘分配器* 26
2.11.1 實驗?zāi)康?26
2.11.2 實驗所用器件和設(shè)備 26
2.11.3 實驗內(nèi)容 26
2.11.4 實驗提示 27
2.11.5 實驗報告要求 27
2.12 通用邏輯陣列(GAL)實驗 27
2.12.1 實驗?zāi)康?27
2.12.2 實驗所用器件和設(shè)備 28
2.12.3 實驗內(nèi)容 28
2.12.4 實驗報告要求 28
2.13 在系統(tǒng)編程實驗（1） 29
2.13.1 實驗?zāi)康?29
2.13.2 實驗所用的器件和設(shè)備 29
2.13.3 實驗內(nèi)容 30
2.3.13 實驗報告要求 30
2.14 在系統(tǒng)編程實驗（2） 30
2.14.1 實驗?zāi)康?30
2.14.2 實驗所用的器件和設(shè)備 30
2.14.3 實驗內(nèi)容 31
2.14.4 實驗報告要求 31
2.15 課題一 簡易電子琴 32
2.15.1 實驗?zāi)康?32
2.15.2 實驗所用器件和儀表 32
2.15.3 實驗內(nèi)容 32
2.15.4 實驗提示 32
2.15.5 實驗報告要求 33
2.16 課題二 簡易頻率計 33
2.16.1 實驗?zāi)康?33
2.16.2 實驗所用器件和設(shè)備 33
2.16.3 實驗內(nèi)容 33
2.16.4 實驗提示 34
2.16.5 實驗報告要求 34
2.17 課題三 交通控制燈 34
2.17.1 實驗?zāi)康?34
2.17.2 實驗所用器件和設(shè)備 34
2.17.3 實驗內(nèi)容 35
2.17.4 實驗提示 35
2.17.5 實驗報告要求 35
2.18 課題四 電子鐘 36
2.18.1 實驗?zāi)康?36
2.18.2 實驗所用器件和設(shè)備 36
2.18.3 實驗內(nèi)容 36
2.18.4 實驗報告要求 36
2.19 課題五 自動打鈴系統(tǒng)* 37
2.19.1 設(shè)計任務(wù) 37
2.19.2 設(shè)計要求 37
2.19.3 評分標準 38
2.19.4 說明 38
2.20 TEC-5 數(shù)字邏輯與計算機組成實驗系統(tǒng) 38
2.20.1 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實驗區(qū) 39
2.20.2 《數(shù)字邏輯與數(shù)字系統(tǒng)》實驗教學(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 項目導(dǎo)航器 41
3.1.2 可編程器件設(shè)計步驟 43
3.2 建立由ABEL-HDL源文件組成的設(shè)計 44
3.3 建立由原理圖源文件組成的設(shè)計 48
3.3.1 進入原理圖設(shè)計環(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)字邏輯和計算機組成實驗系統(tǒng) 63
4.1 TEC-5實驗系統(tǒng)的特點和組成 63
4.1.1 TEC-5實驗系統(tǒng)的特點 63
4.1.2 TEC-5實驗系統(tǒng)的組成 64
4.2 運算器組成實驗 74
4.2.1 實驗?zāi)康?74
4.2.2 實驗電路 74
4.2.3 實驗設(shè)備 75
4.2.4 實驗任務(wù) 76
4.2.5 實驗要求 76
4.2.6 實驗步驟和實驗結(jié)果 76
4.3 雙端口存儲器原理實驗 78
4.3.1 實驗?zāi)康?78
4.3.2 實驗電路 79
4.3.3 實驗設(shè)備 80
4.3.4 實驗任務(wù) 80
4.3.5 實驗要求 81
4.3.6 實驗步驟及結(jié)果 81
4.4 數(shù)據(jù)通路組成實驗 82
4.4.1 實驗?zāi)康?82
4.4.2 實驗電路 83
4.4.3 實驗設(shè)備 84
4.4.4 故障的分析與排除 84
4.4.5 實驗任務(wù) 85
4.4.6 實驗要求 85
4.4.7 實驗步驟及結(jié)果 86
4.5 微程序控制器組成實驗 87
4.5.1 實驗?zāi)康?87
4.5.2 實驗電路 88
4.5.3 機器指令與微程序 91
4.5.4 實驗設(shè)備 95
4.5.5 實驗任務(wù) 96
4.5.6 實驗要求 96
4.5.7 實驗步驟和實驗結(jié)果 96
4.6 CPU組成與指令周期實驗 101
4.6.1 實驗?zāi)康?101
4.6.2 實驗電路 101
4.6.3 實驗設(shè)備 101
4.6.4 實驗任務(wù) 101
4.6.5 實驗要求 103
4.6.6 實驗步驟和實驗結(jié)果 103
4.7 采用硬連線控制器的順序模型計算機設(shè)計與調(diào)試（課程設(shè)計） 107
4.7.1 教學(xué)目的、任務(wù)與實驗設(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 109
4.7.4 硬連線控制器的設(shè)計特點 109
4.7.5 組裝與調(diào)試 111
4.7.6 參考設(shè)計方案 112
第5章 TEC-4計算機組成與體系結(jié)構(gòu)實驗系統(tǒng) 117
5.1 TEC-4 實驗系統(tǒng)的特點和組成 117
5.1.1 TEC-4實驗系統(tǒng)特點 117
5.1.2 TEC-4實驗系統(tǒng)的組成 118
5.2 運算器組成實驗 128
5.2.1 實驗?zāi)康?128
5.2.2 實驗電路 128
5.2.3 實驗設(shè)備 130
5.2.4 實驗任務(wù) 130
5.2.5 實驗要求 131
5.3 雙端口存儲器原理實驗 131
5.3.1 實驗?zāi)康?131
5.3.2 實驗電路 131
5.3.3 實驗設(shè)備 133
5.3.4 實驗任務(wù) 133
5.3.5 實驗要求 134
5.4 數(shù)據(jù)通路組成實驗 134
5.4.1 實驗?zāi)康?134
5.4.2 實驗電路 135
5.4.3 實驗設(shè)備 135
5.4.4 實驗任務(wù) 137
5.4.5 實驗要求 137
5.5 微程序控制器組成實驗 138
5.5.1 實驗?zāi)康?138
5.5.2 實驗電路 138
5.5.3 機器指令與微程序 141
5.5.4 實驗設(shè)備 144
5.5.5 實驗任務(wù) 144
5.5.6 實驗要求 145
5.6 CPU組成與指令周期實驗 145
5.6.1 實驗?zāi)康?145
5.6.2 實驗電路 146
5.6.3 實驗設(shè)備 146
5.6.4 實驗任務(wù) 146
5.6.5 實驗要求 147
5.7 中斷原理實驗 148
5.7.1 實驗?zāi)康?148
5.7.2 實驗電路 148
5.7.3 中斷的檢測、執(zhí)行和返回過程 149
5.7.4 實驗設(shè)備 149
5.7.5 實驗任務(wù) 150
5.7.6 實驗要求 150
5.8 采用硬連線控制器的順序模型計算機設(shè)計與調(diào)試 151
5.8.1 教學(xué)目的、任務(wù)與實驗設(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 152
5.8.4 硬連線控制器的設(shè)計特點 152
5.8.5 組裝與調(diào)試 155
第6章 研究性實驗課題 157
6.1 陣列乘法器設(shè)計實驗 157
6.1.1 教學(xué)目的 157
6.1.2 設(shè)計與調(diào)試任務(wù) 157
6.1.3 實驗設(shè)備 157
6.2 多功能ALU設(shè)計實驗 159
6.2.1 教學(xué)目的 159
6.2.2 設(shè)計與調(diào)試任務(wù) 159
6.2.3 實驗設(shè)備 159
6.3 采用微程序控制器的流水模型計算機設(shè)計 161
6.3.1 教學(xué)目的 161
6.3.2 時間安排 161
6.3.3 設(shè)計與調(diào)試任務(wù) 161
6.4.4 實驗設(shè)備 162
6.4 采用硬連線控制器的流水模型計算機設(shè)計 165
6.4.1 教學(xué)目的 165
6.4.2 時間安排 166
6.4.3 設(shè)計與調(diào)試任務(wù) 166
6.4.4 實驗設(shè)備 166
參考文獻 168