コンピュータ構成原理のコース設計

ブログを書くのは初めてなのでよく分からないことばかりですが、自分の意見を述べさせていただきたいと思います。
使用したバージョンはステーションBで見つけたMultisim14.0です。

実験1では74LS181の動作と論理機能を検証します

実験 1 74LS181 の動作と論理機能を検証する
1. 実験の目的
(3) 算術論理演算器 (ALU) の動作原理を習得する;
(4) 単純な演算器のデータ伝送経路を理解する;
(5) 絵を描く論理回路図を作成し、美しく綺麗にレイアウト 配線図
(6) 4ビット演算ファンクションジェネレータ(74LS181)の組み合わせ機能を確認します。
2. 全体設計
1. 基本原理:
ALU 演算の基本原理 コンピュータが動作しているとき、演算装置の動作と演算の種類はコントローラによって決定されます。演算装置で処理されたデータはメモリから取得され、処理結果のデータは通常メモリに送り返されるか、演算装置に一時的に保存されます。ALUとは、コンピュータ内でさまざまな算術演算や論理演算を行う部品のことで、演算器の基本演算としては、足し算、引き算、掛け算、割り算の四則演算や、AND、OR、NOT、XORなどの論理演算、シフト、比較、送信などはすべて論理演算と呼ばれます。
2. モジュールの紹介:
(1) 入力モジュール: DIP スイッチと高電圧を使用して入力システムを提供
(2) 操作モジュール: 74LS181N チップを使用してワイヤを接続し、コンピューティング センターを形成
(3) 出力モジュール: 最後にデジタル チューブを使用データを処理するために表示します。
3. 設計手順:
(1) まず回路図と回路図の原理、チップの各ピンの機能と用途を理解してから、回路図の接続を完了し、テストを開始します。

(2) 以下の計算関数に基づいてテストを実行してください! ここに画像の説明を挿入します
2. 実験結果と分析
検証関数の結果
ここに画像の説明を挿入します
4. まとめと
経験

実験2の計算機

1. 実験の目的
(1) 算術論理演算装置(ALU)の応用方法に習熟する
(2) 単純な演算装置のデータ伝送原理に慣れる
(3) 論理回路図を描き、美しくレイアウトするきちんとした配線図;
(4) ) デジタルコンポーネントの機能と使用法に習熟する。
(5) サブサーキットの作成と使用に習熟する。
2. 全体設計
1. 基本原理:
回路図では、上、右、下の 8 本の線は 8 ビット データ バスをシミュレートし、K8 は必要なデータを生成します。74244 レベル ブロックはスリーステート ゲート回路で、コンポーネントをバスに接続または切断します。バス上の入力は 1 つだけであることに注意してください。2 つの 74273 レベル ブロックは一時作業レジスタ DR1 および DR2 として機能します。2 つの 74374 レベル ブロックは汎用レジスタ グループとして機能します (回路配置を考慮すると、 2 つの汎用レジスタ GR1 と GR2 のみが描画されます (可能であれば 4 つまたは 8 つの汎用レジスタを設計できます)、多数のスイッチが制御レベルまたは入力パルスとして使用され、多数の 8 セグメント コード チューブが対応する位置にデータ情報を表示します。コアは 8 ビット ALU レベルのブロックです。
ここに画像の説明を挿入します
Multisimで描いた回路図
ここに画像の説明を挿入します

2. モジュールの紹介:
(1) 入力モジュール: 高電圧とバスと組み合わせた DIP スイッチを使用してデータを入力します
(2) レジスタ モジュール: 74LS374N と 74LS244N を 1 つずつ接続してレジスタ モジュールを形成します
(3) ワークスペース モジュール: を使用します74LS273N と 74LS244 を接続してワークスペース モジュールを形成します
(4) 演算モジュール: 74LS181N と 74LS244 を使用して接続して演算モジュールを形成し、ワークスペースに接続しますワークスペースは計算のためにデータを演算モジュールに渡し、結果を取得します。
(5) 出力モジュール: デジタル管を使用してデータを表示します。
3. 設計手順:
(1) まず回路図と回路図の原理、およびチップの各ピンの用途を理解してから、回路図を接続してテストします。
(2) ストレージモジュールと動作モジュールをテストします。
(3) 最後に、実験 1 の実行機能を組み合わせて最終テストを実行します。
2. 実験結果と解析
(1) 回路全体の動作原理を説明できる。
回路全体は、主にデータ処理、すなわち演算器の算術演算や論理演算を実現するために、データの保存とデータの処理を行う必要がある。
(2) 74LS244N の機能と回路内での役割、および入力信号 G の役割を説明します;
74LS244N はスリーステートゲートであり、制御レベル G=1 のときに回路を遮断します。制御レベル G=0 の場合、74LS244N コンポーネントが動作を開始します。この回路図ではデータを解放するかどうかを制御します。
(3) 74LS273N の機能と回路内での役割、および入力信号 CLK の役割を説明します;
74LS273N は作業レジスタであり、出力は ALU の入力に直接接続されており、CLK は接続されたパルスです。
(4) 74LS374N の機能と回路内での役割、CLK と OC の役割を説明し、
74LS374N は汎用レジスタとしてスリーステートゲートの機能も備えています。CLK は入力パルスとして機能しますが、OC のハイレベルはハイインピーダンス状態となり、論理動作には影響しません。
(5) K8 は任意のデータを生成し、汎用レジスタ GR1 に格納します。
対応する DIP スイッチがオンになる——> データが BUS バスに入力される——> GR1 の OC ゲートに対応する DIP スイッチが 0 に設定される——> GR1 のトリガ CLK がトリガされる——> データがをGR1に格納
(6)K8は任意のデータを生成し、汎用レジスタGR2に格納します。
対応する DIP スイッチがオンになる——> データが BUS バスに入力される——> GR2 の OC ゲートに対応する DIP スイッチが 0 に設定される——> GR1 のトリガ CLK がトリガされる——> データがGR2に格納
(7) GR1+GR2→GR1を完了します。
上記2つの手順が完了したら → バス送信データに対応するディップスイッチを閉じる → GR1 の 74244 を開いてデータをバスに放出 → DR1 の入力端子を開き、74244 の OC ゲートを 0 に設定-> トリガをかける デバイス DR1 の CLK がトリガします ——> データは DR1 に一時的に保存されます ——> GR1 の 74244 を閉じてオープンしてデータの放出を停止します ——> DR1 の入力端子を閉じて OC を設定します74244のゲートを1にする——>次の2番目のデータ 2番目のデータがDR2に一時保存されるまで1番目のデータの処理を繰り返す -> 加算演算により74LS181のs3-s0が1001、CN=1、M=0に設定される - > 74LS244 の OC ゲートを 0 にしてデータをバスに解放します -> その後、GR2 に対応する OC ゲートの DIP スイッチを再度 0 に設定します -> GR1 のトリガ CLK をトリガさせます -> データは GR2 に保存されます
( 8) GR1-GR2→GR2を完了します。
加算演算手順と同様に、74LS181のs3~s0を0110、CN=0、M=0に変更します。
(9) GR1∧GR2→GR1を完了します。
加算演算ステップと同様に、74LS181 の s3 ~ s0 を 0010、M=1 に変更します。CN は、
GR1∨GR2→GR2 を完了するために (10) を必要としません。
加算演算ステップと同様に、74LS181 の s3 ~ s0 を 1000、M=1 に変更します。CN は、
GR1⊕GR2→GR1 を完了するために (11) を必要としません。
加算演算ステップと同様: 74LS181 の s3 ~ s0 を 0110、M=1、CN に変更
(12) GR1→GR2 は必要ありません。(「」は論理否定演算を意味します)
手順は加算演算と似ています。74LS181 の s3–s0 を 0000、M=1、CN は必要ありません
(13) ~GR2→GR1。
追加操作の手順と同様: 74LS181 の s3 ~ s0 を 1010、M=1、CN は必要ありません
。 4. 概要と経験は
省略

実験的な 3 文字ジェネレーターとマーキー

1. 実験目的
:単語生成器の使い方を理解する。
2. 全体設計
1. 基本原理:
ワードジェネレーターのデータを設定することにより、プローブが順番に点灯してマーキーを形成します。Word Generator は、さまざまな方法を使用して、デジタル回路をテストするための 32 ビット同期ロジック信号を生成できる、汎用デジタル入力エディターです。
2. モジュールの紹介:
(1)入力モジュール:DIPスイッチと高電圧を使用して入力システムを提供します
(2)メインモジュール:自己発電機を使用して配線を接続し、センターを形成します
(3)出力モジュール:ライトを使用します必要に応じて調整できる電球 ワードジェネレーターに入力されたコマンドが表示されます。
3. 実験結果と解析
ここに画像の説明を挿入します

ここに画像の説明を挿入します
4. まとめと経験

この実験の原理はまだ非常に単純です. ピンと上位ビットと下位ビットが 1 つずつ対応していることを理解する必要があります. 次の行が次の実行命令であることを理解するだけで十分です. この実験はまだです単純。

実験 4 では、マイクロプログラムの実装命令をシミュレートします。

1. 実験目的
: 機械語命令を実装するためのマイクロプログラムのシミュレーション
2. 全体設計
1. 基本原理 :
ワードジェネレーターからの出力データの一行をマイクロ命令として使用でき、機械語命令は複数のマイクロ命令で構成されます。ワード ジェネレータの出力を使用して図 2-3 のスイッチを置き換え、マイクロ命令の自動実行をシミュレートして機械語命令を実装します。
2. モジュールの紹介:
(1) 入力モジュール: ワイヤとワードジェネレータを使用して入力システムを提供します
(2) レジスタモジュール: 74LS374N と 74LS244N を 1 つずつ接続してレジスタモジュールを形成します
ここに画像の説明を挿入します

(3) ワークスペースモジュール: 74LS273N と 74LS244 を 1 つずつ接続してワークスペースモジュールを形成
ここに画像の説明を挿入します
(5) オペレーションモジュール: 74LS181N と 74LS244 を使用してオペレーションモジュールを形成し、ワークスペースに接続します。データを演算モジュールに送信して計算し、結果結果を取得します。
ここに画像の説明を挿入します
(3) 出力モジュール: 最後に、デジタル管を使用してデータを表示します。
3. 設計手順:
ここに画像の説明を挿入します
(1) まず回路図と回路図の原理、チップの各ピンの機能と用途を理解してから、回路図を接続してテストします。
(2) 実験 2 と実験 3 の接続と理解に基づいて、問題に必要な回路図を上図のように設計できます。
3. 実験結果と解析
これは、チップのピン制御機能に対応するワードジェネレータピンの図です。
ここに画像の説明を挿入します
(1) 任意のデータを生成し、汎用レジスタ GR1 に格納します。
データ コマンドを初期化し、データ バス スイッチ コントロールを開いて 0 に設定します ----> 最初の 74374 の OC ゲートが 0 に設定され、最初の 74374 の CLK が 1 に設定されます ----> GR1にデータを保存
ここに画像の説明を挿入します
(2) 任意のデータを生成し、汎用レジスタGR2に格納します。
データ コマンドを初期化し、データ バス スイッチ コントロールを開いて 0 に設定します ----> 2 番目の 74374 の OC ゲートが 0 に設定され、2 番目の 74374 の CLK が 1 に設定されます ----> GR2にデータが保存されます。
ここに画像の説明を挿入します
(3) GR1+GR2→GR1を完了します。
データを保存するための上記の 2 つの手順が完了したら、データの計算を開始します。
次に、バス データ スイッチをオフにして 1 に設定します。---> 最初の 74374 の 744244 を 0 に設定して作業を開始します。> 74374 の OC ゲートを設定します。 Aの74244を0に設定 - --->Aの74244CLKが1に設定 ---->最初の74374の74374が1に設定されて動作をシャットダウン ->Aの74244のOCゲートが1に設定 ->2番目の74374の74244が動作を開始するには 0 に設定 —>B の 74244 OC ゲートは 0 に設定 —>B の 74244CLK は 1 に設定 —>A の 74244 OC ゲートは 1 に設定され、A の 74244 OC ゲートは 1 に設定 --> 計算の開始ALU の 74244 を 0、M=0、CN=1、s0 ~ s3 を 1001 に設定(要点)
ここに画像の説明を挿入します
(4) GR1-GR2→GR2 を完了します。
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> ALU の計算を開始し、74244 を 0、M=0、CN=0、s0–s3 を 0110 に設定します。

ここに画像の説明を挿入します

(5) GR1∧GR2→GR1を完成させます。
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> 計算を開始し、ALU の 74244 を 0、M=1、CN=0、s0 ~ s3 を 1101 に設定します。
ここに画像の説明を挿入します

(6) GR1∨GR2→GR2を完成させます。
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> ALU の計算を開始し、74244 を 0、M=1、CN=0、s0–s3 を 0111 に設定します。
ここに画像の説明を挿入します

(7) GR1⊕GR2→GR1を完了します。
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> 操作を開始し、ALU の 74244 を 0、M=1、CN=0、および s0–s3 に設定します。 0110まで
ここに画像の説明を挿入します

(8)~GR1→GR2。(「-」は論理 NOT 演算を意味します)
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> 演算を開始し、ALU の 74244 を 0、M= に設定します。 1、CN=0、s0~s3は0000に設定
ここに画像の説明を挿入します

(9)~GR2→GR1。
手順は 3 番目の質問と似ています (ただし、最後の手順は変更する必要があります) -------> 操作を開始し、ALU の 74244 を 0、M=1、CN=0、s0 ~ s3 を 1010 に設定します。
ここに画像の説明を挿入します

【演算結果をレジに送信するプロセスはありません】
4. まとめと体験談
省略

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転載: blog.csdn.net/m0_63084496/article/details/128279305