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74LS181 42
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CPU 158
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