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第1章 数字逻辑实验1

1.1 触发器与寄存器实验1

1.1.1 实验概述1

1.1.2 总线通路1

1.1.3 触发器3

1.1.4 寄存器4

1.1.5 实验步骤6

1.1.6 思考题7

1.2 逻辑门与算术电路实验7

1.2.1 实验概述7

1.2.2 逻辑门8

1.2.3 算术电路9

1.2.4 串行进位加法器9

1.2.5 并行进位加法器12

1.2.6 实验步骤13

1.2.7 思考题14

1.3 组合逻辑电路实验14

1.3.1 实验概述14

1.3.2 译码器15

1.3.3 编码器16

1.3.4 数据选择器17

1.3.5 奇偶校验电路18

1.3.6 实验步骤18

1.3.7 思考题19

1.4 数据比较器和仲裁器电路实验20

1.4.1 实验概述20

1.4.2 数据比较器20

1.4.3 仲裁器22

1.4.4 实验步骤25

1.4.5 思考题26

1.5 时序逻辑电路实验26

1.5.1 实验概述26

1.5.2 计数器原理26

1.5.3 异/同步计数器28

1.5.4 加法/减法计数器30

1.5.5 任意进制计数器31

1.5.6 电子钟32

1.5.7 实验步骤34

1.5.8 思考题34

第2章 计算机组成原理实验35

2.1 状态机实验35

2.1.1 实验概述35

2.1.2 状态机原理35

2.1.3 环形计数器35

2.1.4 扭环计数器36

2.1.5 状态机示例：交通灯37

2.1.6 实验步骤41

2.1.7 思考题42

2.2 运算器实验42

2.2.1 实验概述42

2.2.2 算术逻辑运算器74LS18142

2.2.3 串行乘法运算45

2.2.4 实验步骤47

2.2.5 思考题48

2.3 存储器实验48

2.3.1 实验概述48

2.3.2 存储器电路48

2.3.3 ROM批量导入数据的技巧52

2.3.4 实验步骤55

2.3.5 思考题56

2.4 微程序控制器实验56

2.4.1 实验概述56

2.4.2 数据通路58

2.4.3 微程序原理59

2.4.4 微程序控制器61

2.4.5 时序发生器64

2.4.6 实验步骤64

2.4.7 思考题67

2.5 硬布线控制器实验68

2.5.1 实验概述68

2.5.2 单周期硬布线控制器68

2.5.3 多周期硬布线控制器72

2.5.4 实验步骤75

2.5.5 思考题76

第3章 计算机体系结构实验77

3.1 微程序CPU实验77

3.1.1 实验概述77

3.1.2 CPU指令集77

3.1.3 微程序CPU架构81

3.1.4 时序电路（CLOCK）83

3.1.5 微程序控制器（CONTROLLER）84

3.1.6 取指及中断处理过程89

3.1.7 寄存器及I/O操作指令92

3.1.8 存储器及堆栈操作指令94

3.1.9 跳转系列指令96

3.1.10 算术逻辑运算系列指令97

3.1.11 实验步骤101

3.1.12 思考题104

3.2 硬布线CPU实验105

3.2.1 实验概述105

3.2.2 硬布线CPU架构105

3.2.3 硬布线CPU的控制器107

3.2.4 硬布线CPU的状态机流程图110

3.2.5 实验步骤115

3.2.6 思考题117

3.3 流水线CPU实验118

3.3.1 实验概述118

3.3.2 流水线CPU架构118

3.3.3 指令流水线及取指（F）阶段122

3.3.4 数据通路概述123

3.3.5 译码（D）阶段及“暂停”机制126

3.3.6 执行（E）阶段及“气泡”机制131

3.3.7 写回（W）阶段及“旁路”机制139

3.3.8 中断处理过程及“中断延迟”机制142

3.3.9 流水线相关问题148

3.3.10 实验步骤149

3.3.11 思考题152

3.4 嵌套中断CPU实验153

3.4.1 实验概述153

3.4.2 硬布线堆栈电路153

3.4.3 基于硬布线堆栈的嵌套中断CPU158

3.4.4 实验步骤164

3.4.5 思考题165

第4章 微机接口实验166

4.1 I/O接口扩展实验166

4.1.1 实验概述166

4.1.2 8255A芯片的结构166

4.1.3 8255A芯片的工作方式168

4.1.4 “CPU＋8255A”微机系统170

4.1.5 实验步骤173

4.1.6 思考题176

4.2 定时器/计数器实验176

4.2.1 实验概述176

4.2.2 8253A芯片的结构176

4.2.3 8253A芯片的工作方式178

4.2.4 “CPU＋8253A”微机系统182

4.2.5 实验步骤184

4.2.6 思考题185

4.3 串口通信实验185

4.3.1 实验概述185

4.3.2 8251 A芯片的结构及功能186

4.3.3 8251 A芯片的工作方式190

4.3.4 “CPU＋8253A＋8251A”微机系统192

4.3.5 实验步骤195

4.3.6 思考题197

4.4 模-数转换实验197

4.4.1 实验概述197

4.4.2 ADC0809芯片的结构及工作方式197

4.4.3 “CPU＋ADC0809”微机系统199

4.4.4 实验步骤201

4.4.5 思考题202

4.5 数-模转换实验202

4.5.1 实验概述202

4.5.2 DAC0832芯片的结构及工作方式202

4.5.3 实验步骤206

4.5.4 思考题207

4.6 液晶屏显示实验207

4.6.1 实验概述207

4.6.2 LCD1602液晶芯片的结构207

4.6.3 8255芯片的工作方式210

4.6.4 “CPU＋LCD1602”微机系统212

4.6.5 实验步骤214

4.6.6 思考题216

4.7 中断控制器实验216

4.7.1 实验概述216

4.7.2 8259芯片的结构216

4.7.3 8259A芯片的工作方式218

4.7.4 8259A芯片的命令字221

4.7.5 8259A芯片的初始化编程224

4.7.6 8259A芯片的中断响应过程225

4.7.7 “嵌套中断CPU＋8259A”微机系统226

4.7.8 实验步骤230

4.7.9 思考题233

4.8 DMA实验233

4.8.1 实验概述233

4.8.2 DMA原理233

4.8.3 8237A芯片的结构234

4.8.4 8237A芯片的内部寄存器237

4.8.5 8237A芯片的命令字和状态字240

4.8.6 8237A芯片的初始化过程和工作时序245

4.8.7 “CPU＋外部存储器＋8237A”微机系统246

4.8.8 实验步骤250

4.8.9 思考题253

附录254

附录A Proteus虚拟仿真软件简介254

A.1 Proteus软件概述254

A.2 电路绘制与仿真技巧254

附录B 计算机硬件课程综合实验平台系统271

B.1 实验平台系统简介271

B.2 实验平台系统操作说明（交通灯）273

B.3 实验平台系统操作说明（CPU＋8255A）277

B.4 仿真器驱动安装步骤详解280

B.5 实验箱硬件电路原理图281