計算機硬件基礎課實驗教程

第1章 實驗教學的作用和目標 1
1.1 實驗教學的作用 1
1.2 實驗教學的內容和水平 1
1.3 教學實驗的目標 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 實驗目的 15
2.3.2 實驗所用器件和設備 15
2.3.3 實驗內容 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 實驗目的 16
2.4.2 實驗所用器件和設備 17
2.4.3 實驗內容 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 實驗目的 18
2.5.2 實驗所用器件和設備 18
2.5.3 實驗內容 18
2.5.4 實驗報告要求 18
2.6 全加器實驗 19
2.6.1 實驗目的 19
2.6.2 實驗所用器件和設備 19
2.6.3 實驗內容 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 實驗目的 20
2.7.2 實驗所用器件和設備 20
2.7.3 實驗內容 20
2.7.4 實驗報告要求 21
2.8 觸發(fā)器實驗 21
2.8.1 實驗目的 21
2.8.2 實驗所用器件和設備 21
2.8.3 實驗內容 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 實驗目的 22
2.9.2 實驗所用器件和設備 22
2.9.3 實驗內容 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 實驗目的 24
2.10.2 實驗說明 25
2.10.3 實驗所用器件和設備 25
2.10.4 實驗內容 25
2.10.5 實驗報告要求 25
2.11 四相時鐘分配器* 26
2.11.1 實驗目的 26
2.11.2 實驗所用器件和設備 26
2.11.3 實驗內容 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 實驗目的 27
2.12.2 實驗所用器件和設備 28
2.12.3 實驗內容 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 實驗目的 29
2.13.2 實驗所用的器件和設備 29
2.13.3 實驗內容 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 實驗目的 30
2.14.2 實驗所用的器件和設備 30
2.14.3 實驗內容 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 實驗目的 32
2.15.2 實驗所用器件和儀表 32
2.15.3 實驗內容 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 實驗目的 33
2.16.2 實驗所用器件和設備 33
2.16.3 實驗內容 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 實驗目的 34
2.17.2 實驗所用器件和設備 34
2.17.3 實驗內容 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 實驗目的 36
2.18.2 實驗所用器件和設備 36
2.18.3 實驗內容 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 設計任務 37
2.19.2 設計要求 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)》實驗教學內容 40
第3章 EDA工具入門 41
3.1 ispEXPERT使用概述 41
3.1.1 項目導航器 41
3.1.2 可編程器件設計步驟 43
3.2 建立由ABEL-HDL源文件組成的設計 44
3.3 建立由原理圖源文件組成的設計 48
3.3.1 進入原理圖設計環(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 混合設計及層次導航 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 實驗目的 74
4.2.2 實驗電路 74
4.2.3 實驗設備 75
4.2.4 實驗任務 76
4.2.5 實驗要求 76
4.2.6 實驗步驟和實驗結果 76
4.3 雙端口存儲器原理實驗 78
4.3.1 實驗目的 78
4.3.2 實驗電路 79
4.3.3 實驗設備 80
4.3.4 實驗任務 80
4.3.5 實驗要求 81
4.3.6 實驗步驟及結果 81
4.4 數(shù)據(jù)通路組成實驗 82
4.4.1 實驗目的 82
4.4.2 實驗電路 83
4.4.3 實驗設備 84
4.4.4 故障的分析與排除 84
4.4.5 實驗任務 85
4.4.6 實驗要求 85
4.4.7 實驗步驟及結果 86
4.5 微程序控制器組成實驗 87
4.5.1 實驗目的 87
4.5.2 實驗電路 88
4.5.3 機器指令與微程序 91
4.5.4 實驗設備 95
4.5.5 實驗任務 96
4.5.6 實驗要求 96
4.5.7 實驗步驟和實驗結果 96
4.6 CPU組成與指令周期實驗 101
4.6.1 實驗目的 101
4.6.2 實驗電路 101
4.6.3 實驗設備 101
4.6.4 實驗任務 101
4.6.5 實驗要求 103
4.6.6 實驗步驟和實驗結果 103
4.7 采用硬連線控制器的順序模型計算機設計與調試（課程設計） 107
4.7.1 教學目的、任務與實驗設備 107
4.7.2 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng) 108
4.7.3 總體設計 109
4.7.4 硬連線控制器的設計特點 109
4.7.5 組裝與調試 111
4.7.6 參考設計方案 112
第5章 TEC-4計算機組成與體系結構實驗系統(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 實驗目的 128
5.2.2 實驗電路 128
5.2.3 實驗設備 130
5.2.4 實驗任務 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 實驗目的 131
5.3.2 實驗電路 131
5.3.3 實驗設備 133
5.3.4 實驗任務 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 實驗目的 134
5.4.2 實驗電路 135
5.4.3 實驗設備 135
5.4.4 實驗任務 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 實驗目的 138
5.5.2 實驗電路 138
5.5.3 機器指令與微程序 141
5.5.4 實驗設備 144
5.5.5 實驗任務 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 實驗目的 145
5.6.2 實驗電路 146
5.6.3 實驗設備 146
5.6.4 實驗任務 146
5.6.5 實驗要求 147
5.7 中斷原理實驗 148
5.7.1 實驗目的 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 實驗設備 149
5.7.5 實驗任務 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計與調試 151
5.8.1 教學目的、任務與實驗設備 151
5.8.2 數(shù)據(jù)格式和指令系統(tǒng) 152
5.8.3 總體設計 152
5.8.4 硬連線控制器的設計特點 152
5.8.5 組裝與調試 155
第6章 研究性實驗課題 157
6.1 陣列乘法器設計實驗 157
6.1.1 教學目的 157
6.1.2 設計與調試任務 157
6.1.3 實驗設備 157
6.2 多功能ALU設計實驗 159
6.2.1 教學目的 159
6.2.2 設計與調試任務 159
6.2.3 實驗設備 159
6.3 采用微程序控制器的流水模型計算機設計 161
6.3.1 教學目的 161
6.3.2 時間安排 161
6.3.3 設計與調試任務 161
6.4.4 實驗設備 162
6.4 采用硬連線控制器的流水模型計算機設計 165
6.4.1 教學目的 165
6.4.2 時間安排 166
6.4.3 設計與調試任務 166
6.4.4 實驗設備 166
參考文獻 168