计算机组成原理实验：总线与数据通路探索

"计算机组成原理实验—总线与数据通路" 实验报告涉及了计算机组成原理中的关键概念，包括总线操作和数据通路的理解。实验以“总线与数据通路”为主题，旨在让学生深入理解计算机内部组件如何通过总线进行通信。 首先，单总线系统的特点被强调，即在任何时刻，总线上只能有一对部件进行通信。这意味着总线在同一时间只能处理一个数据传输任务，这与多总线系统相比，在并行处理能力上有所限制，但简化了设计和控制。 实验中，学生需要了解总线如何协调各个部件的工作。总线作为计算机硬件系统中的关键部分，它连接CPU、内存、输入输出设备等，使得它们能共享数据和指令。通过74LS系列的集成电路（如74LS374、74LS245、74LS273等）以及存储器（如MEMORY 6116）、数据排线、逻辑门等元件，学生将实际操作并理解这些设备在总线通信中的作用。 实验预习内容涵盖了主存的类型，包括静态读写存储器(SRAM)和动态读写存储器(DRAM)。SRAM具有快速访问速度，但功耗较大，适合做高速缓存；而DRAM虽然速度较慢，但成本低，常用于大容量内存。DRAM需要定期刷新以保持存储的数据，这是其与SRAM的主要区别。 实验目的和要求包括熟悉全加器原理，理解实验中各种元器件的功能，并通过搭建和操作实验设备，实现单总线环境下的通信。实验设备包括电脑、逻辑门集成电路、静态存储器以及相关辅助设备，这些设备将用于模拟和分析总线传输过程。 实验原理部分解释了地址总线的角色，它是用来传递内存地址的。系统通常有内存地址总线和数据地址总线，由程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）提供地址。此外，还提到了堆栈寄存器（SP）在内存访问中的作用。实验框图（图4.1）展示了如何将多种设备连接到总线上，通过三态输出控制实现有序的信息传输。 总线基本实验要求学生根据挂载在总线上的设备，正确控制三态输出，确保信息的有序传输。这不仅涉及硬件层面的操作，也包含对总线仲裁、同步和时序的理解，这些都是实现计算机系统中有效数据交换的基础。 这个实验为学生提供了实践计算机组成原理中总线操作和数据通路的宝贵机会，加深了他们对计算机硬件系统内部通信机制的认识。