程序控制器实验
一、 实验目的：
(1) 理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形。 (2) 掌握微程序控制器的功能、组成知识。 (3) 掌握微指令格式和各字段功能。
(4) 掌握微指令的编制、写入、观察微程序的运行
二、 实验设备
PC机一台，TD—CM3+实验系统一套。
三、 实验内容及要求：
（一） 实验原理：
微程序控制电路与微指令格式 (A) 微程序控制电路
微程序控制器的组成见图10，其中控制存储器采用3片2816的EPROM，具有掉电保
2
护功能，微命令寄存器18位，用两片8D触发器(74273)和一片4D(74175)触发器组成。微地址寄存器6位，用三片正沿触发的双D触发器(7474)组成，它们带有清“0”端和预置端。在不判别测试的情况下，T2时刻打入微地址寄存器的内容即为下一条微指令地址。当T4时刻进行测试判别时，转移逻辑满足条件后输出的负脉冲通过强置端将某一触发器置为“1”状态，完成地址修改。
在该实验电路中设有一个编程开关(位于实验板右上方)，它具有三种状态：PROM (编程)、READ(校验)、RUN(运行)。当处于“编程状态”时，实验者可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入到控制存储器2816中。当处于“校验状态”时，可以对写入控制存储器中的二进制代码进行验证，从而可以判断写入的二进制代码是否正确。当处于“运行状态”时，只要给出微程序的入口微地址，则可根据微程序流程图自动执行微程序。图中微地址寄存器输出端增加了一组三态门，目的是隔离触发器的输出，增加抗干扰能力，并用来驱动微地址显示灯。
微程序控制器原理图 图10
(B) 微指令格式
微指令字长共24位，其控制位顺序如图所示。
图11 微指令格式
A字段 B字段
C字段
MA5--MA0
为6位的后续微地址，A，B，C为三个译码字段，分别由三个控制位译码出多个微命令。C字段中的P(1)是测试字位。其功能是根据机器指令及相应微代码进行译码，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行，。图中I7一I2为指令寄存器的第7--2位输出，SE5—SE0为微程序控制器单元微地址锁存器的强置端输出。
(C)二进制代码表
二进制微代码表
将全部微程序按照指令格式变成二进制微代码 可得上表
（二） 实验内容
1. 按照实验接线图连接好实验线路，并且检查线路，确保无误。 2. 对微控器的读写操作（1）手动读写 （2）联机读写 3.运行微程序（1）本机运行 （2）联机运行
这次实验安排了四条机器指令，分别为 ADD（0000 0000）、IN（0010 0000）、OUT（0011 0000）和 HLT（0101 0000），括号中为各指令的二进制代码，指令格式如下：
助记符 机器指令 说明 R0
HLT 01010000 停机
实验中机器指令由 CON 单元的二进制开关手动给出，其余单元的控制信号均由微控制器自动产生，为此可以设计出相应的数据通路图，见图 3-2-8 所示。 几条机器指令对应的参考微程序流程图如图 3-2-9 所示。图中一个矩形方框表示一条微指令，方框中的内容为该指令执行的微操作，右上角的数字是该条指令的微地址，右下角的数字是该条指令的后续微地址，所有微地址均用 16 进制表示。向下的箭头指出了下一条要执行的指令。P为测试字，根据条件使微程序产生分支。
先手动将微指令输入到CM中，然后利用存储好的微程序验证00100011（23）
自加，并输出结果。思考题：设计并修改电路，编写用微程序实现存储器中两个单字节十六进制数的加法运算，结果输出至OUT单元。 要求：操作数由IN单元
MEM
ALU 结果 OUT单元输出
（三） 实验要求
（1） 按照实验步骤连接好电路，按照要求内容进行实验 （2） 记录本次实验的所有运行结果，故障现象及排除过程 （3） 在要求实验的基础上试解决思考题的问题 （4） 记录本次实验的收获和想法
四、 实验步骤、观察与思考：
（一）几条机器指令对应的参考微程序流程图如下
1. 连接实验线路：
仔细查线无误后接通电源。如果有‘滴’报警声，说明总线有竞争现象，应关闭电源，检查接线，直到错误排除。
2.对微控器进行读写操作，分两种情况：手动读写和联机读写。
1) 手动读写
一、实验目的
考察学生综合应用Excel解决实际问题的能力，包括：
1. Excel工作簿的建立、保存、打开；
2.各类数据的输入和编辑；
3.工作表的各种基本操作；
4.工作表的格式化设置；
5.利用公式和函数进行数据的计算；
6.综合应用各种数据管理操作，如排序、筛选、汇总、统计等；
7.图表的创建和编辑。
二、实验设备
硬件：Pentium 4以上的微型计算机。软件：Windows XP、Excel 20xx或以上的版本
三、实验步骤
1、打开“Excel综合实验格式.xls”文件，在“期末与总评成绩”与“平时成绩”工作表中拆分“姓名”一列，将准备好的学生姓名复制粘贴上去。
2、在两个工作表中分别拆分“平时成绩”一列，在“平时成绩”工作表中，点击单元格E2，输入公式：=C2*40%+D2*60%，再往下拉至单元格E22，计算出平时成绩。再通过外部引用方式把平时成绩复制到“期末与总评成绩”工作表中的平时成绩一列。
3、在“期末与总评”工作表中拆分“总评”一列，点击单元格F3，输入公式：=D3*30%+E3*70%，往下拉至F22，计算出总评成绩。
4、拆分“绩点”一列，点击单元格G3，输入公式：=IF(F3=60,1,IF(F3>60,1+(F3-60)*0.1,0))，往下拉至G22，计算出各个学生的绩点。
5、拆分“奖学金等级”一列，单击单元格H3，输入公式：=IF(G3>=4,"一等",IF(G3>=3.5,"二等",IF(G3>=3,"三等","无")))，往下拉至H22，计算出奖学金等级。
6、拆分“名次”一列，单击单元格I3，输入排名函数：=RANK(F3,$F$3:$F$22)，往下拉至I22，计算出名次排名。
7、在“期末与总评”工作表中选中“总评”一行，选择“格式”→“条件格式”，选择“单元格数值”和“小于”，在第三个方框中输入60，再单击“格式”，选择“加粗”，“红色”字体，将总评不及格的分数用红色加粗字体标示。
8、在“期末与总评”工作表中A24：K26的区域中输入总评分数区间数据，合并好相应单元格，单击B26，输入公式：=DCOUNT($A$2:$I$22,,B$24:C$25)，向右拉至K26，统计出各分数区间的人数。
9、将统计出来的各分数区间人数输入“考试成绩统计表”中，单击单元格H30，输入公式：=AVERAGE(F3:F22)，计算出平均分；单击I30，输入公式：=(B30+C30+D30+E30)/20，计算出合格率；单击B31,输入公式：=B30/$G$30*100%,拉至F31，计算出各区间人数的百分比。
10、在“期末与总评”工作表中选中A29：F30的区域，单击“制图”图标，选择“饼图”，在“图标选项”中，标题输入“考试成绩人数统计图”，数据标志勾上“类别名称”和“值”，单击确定，再调整图表大小和位置。
11、在“期末与总评”工作表的A40：C43区域中输入相应数据，选择“数据”→“筛选”→“高级筛选”，选中“将筛选结果复制到其他位置”，“列表区域”选择为A2：I22，“条件区域”选择为A40：C43，“复制到”选择为A45。单击“确定”按钮。
12、适当调整“期末与总评”工作表中各数据的大小和位置，使之能在一张A4纸上打印出来。
13、在“期末与总评”和“平时成绩”工作表中分别选择“视图”→“页眉与页脚”，自定义页眉和页脚分别为“12新闻1班蔡晓童”和“第1/2页，共2页”。
14、最后对工作表进行适当的格式化设置。
四、实验结果
实验结果如下页所示。
五、实验分析与体会
通过这次实验我发现要熟练地运用好Excel这个软件，必须多多练习，在掌握好课本上的基本理论的基础上，多多上机实践，这样才能更好地运用它，同时在函数的输入过程中要注意绝对地址、相对地址和混合地址的不同应用场合。这样会减少很多不必要的重复输入。
实验时间：3 月30 日晚6:00-9:00 学号： 姓名：
一、实验目的
1.加深对理论知识的理解，提高实际动手能力；
2.了解计算机的主要部件，理解各部件的功能，了解微型机的各项技术指标和参数。
3.能掌握现代计算机组成结构、内部部件的连接和装机步骤
4.能够熟练掌握计算机的基本组装技巧。
二、实验内容
1、了解计算机主要器件、外部设备的种类和发展情况；
2、掌握计算机主要器件、外部设备的主要性能指标；
3、知道如何选购计算机的主要器件和外部设备；
4、根据了解的知识，动手实践组装一台微型计算机系统；
5、了解并掌握计算机系统的调试、维护方法。
三、实验步骤
（一）计算机主要器件及外部设备
1、计算机系统硬件组成：微处理器、主板、内存、外存储器、输入系统设备、显示系统设备、机箱与电源。
2、计算机的结构构成和功能
⑴.主板：主板是一块方形的电路板，在其上面分布着众多电子元件和各种设备的插槽等。
⑵.主板的插座：主板上的插座主要是指主板上的CPU 插座和电源插座。
⑶. 主板的插槽
⑷. 主板的芯片组：主板的芯片组是整个主板的核心，主板上各个部件的运行都是通过主板芯片组来控制的。
⑸.CPU：CPU 由控制器和运算器这两个主要部件组成。控制器是整个计算机系统的指挥中心。控制器的指挥控制下，运算器、存储器和输入/输出设备等部件协同工作，构成了一台完整的通用计算机。运算器是计算机中用于实现数据加工处理等功能的部件，它接受控制器的命令，负责完成对操作数据的加工处理任务，其核心部件是算术逻辑单元。
⑹.内存：内存主要由内存颗粒、PCB 电路板、金手指等部分组成。
内存的作用是和CPU 进行数据交换的，用于直接提供CPU 要处理的数据，同时内存容量有限，它需要不断的从外存调入当前操作需要的数据以备CPU 使用。
3.计算机的拆装
工具︰螺丝刀
⑴ .拆卸部件操作步骤: 关闭电源，用螺丝刀拆下螺丝，拆卸机箱。
观察主机各部件的连接线（电源和信号线），各部件的固定位置和方式（固定点、螺钉类型），并登记。拆除电源和信号线、板卡、内存、硬盘和软驱。（不要拆除CPU、风扇、主板）
⑵.安装计算机部件的操作步骤：
1.安装内存:先掰开主板上内存插槽两边的把手,把内存条上的缺口对齐主板内存插槽缺口,垂直压下内存,插槽两侧的固定夹自动跳起夹紧内存并发出“咔”的一声,此时内存已被锁紧。
2.安装硬盘：首先把硬盘用螺丝固定在机箱上。接下来插上电源线,并在硬盘上联上数据线,把数据线的另一端和主板接口连接。
3.安装光驱：安装方法同硬盘。数据线的尾部端口和主板的光驱接口连接，数据线的1 线对准接口的第一脚。将电源的小四孔插头插入光驱的电源插头。
4.安装显卡：将显卡对准主板上的插槽插下,用螺丝把显卡固定在机箱上。
5.安装声卡：找到一个插槽，将声卡的接口朝机箱后部，插入插槽，将声卡固定在机箱上。
6.连接机箱内部连线
7.连接主板电源线
8.整理内部连线
4.组装的计算机的硬件配置
CPU ：Celeron TM 11.7V,QO49A275-0935 SL4P7
内存 ﹕ Ram axel 32M×64 DDR RME340H28C5T-266 256M PC2100-2533
硬盘 ：Seagate Model ST 360021A 60Gbytes +5v 0.85A～+12v 0.75A
显卡 ：Grdering-code_pv-t02A-BRIB V9.5 W02103 TNI2 M64 32MB SDR FAGP VGA
软驱：Panasonic Model No.ju-256A907PC RED.M
光驱：CD-ROM DRIVE MODEL D-48×6D DC==5V 1.0A DC==12V 1.5A
四、实验小结
1.计算机是由各个部件组成的，缺一不可。
2.拆计算机时必须先拔除电源线，不然会对计算机内部组件造成一定影响。
3.计算机数据线的孔数不同，对应不同的接口。
实验一 基本运算器实验
一、实验目的
1. 了解运算器的组成结构
2. 掌握运算器的工作原理
3. 深刻理解运算器的控制信号
二、实验设备
PC机一台、TD-CMA实验系统一套
三、实验原理
1. (思考题)运算器的组成包括算数逻辑运算单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)、浮点运算单元FPU(Floating Point Unit)、通用寄存器组、专用寄存器组。
① 算术逻辑运算单元ALU(Arithmetic and Logic Unit)
ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算(加减乘除)、逻辑运算(与或非异或)以及移位操作。在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。
通常ALU由两个输入端和一个输出端。整数单元有时也称为IEU(Integer Execution Unit)。我们通常所说的“CPU是位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。
② 浮点运算单元FPU(Floating Point Unit)
FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些FPU还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。
③ 通用寄存器组
通用寄存器组是一组最快的存储器，用来保存参加运算的操作数和中间结果。
④ 专用寄存器
专用寄存器通常是一些状态寄存器，不能通过程序改变，由CPU自己控制，表明某种状态。
而运算器内部有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，逻辑运算部件由逻辑门构成，而后面又有专门的算术运算部件设计实验。
下图为运算器内部原理构造图
2. 运算器的控制信号 实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。T4由时序单元的TS4提供(脉冲信号)，其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。 下图为ALU和外围电路的连接。图中的小方框代表排针座。
在运算器的工作过程中，S3 S2 S1 S0 和CN为控制信号，FC为进位标志，FZ为运算器零标志。运算器的逻辑功能见下表，表中功能栏的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。
(思考题)运算器功能的选择：
如图在表中，可以通过调整S3 S2 S1 S0和CN的值来改变运算类型，功能如上图所示，不同的S3 S2 S1 S0和CN的值对应不同的运算类型和结果。
CON单元的数据开关控制数据的形成。
(思考题)运算器的数据通路：
以下为数据通路图
(思考题)运算器的各组成部件的控制信号的作用:
LDA和LDB控制存入数据的位置(具体运行方式如上图所示)
SD27到SD20通过开和关两个状态控制输入数据
而S3 S2 S1 S0和Cn控制运算的类型(Cn只用于移位运算)
四、实验内容
(1) 按图1-1-5连接实验电路，并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明(其它实验相同)。
一、需求分析
建设一个以办公自动化、计算机辅助教学、现代计算机校园文化为核心，以现代网络技术为依托，技术先进、扩展性强、能覆盖全校主要楼宇的校园主干网络，将学校的各种pc机、工作站、终端设备和局域网连接起来，并与有关广域网相连，在网上宣传自己和获取Internet网上的教育资源。形成结构合理，内外沟通的校园计算机系统，在此基础上建立满足教学、研究和管理工作需要的软硬件环境，开发各类信息库和应用系统，为学校各类人员提供充分的网络信息服务。系统总体设计将本着总体规划、分步实施的原则，充分体现系统的技术先进性、高度的安全可靠性，同时具有良好的开放性、可扩展性、冗余性。本着为学校着想，合理使用建设资金，使系统经济可行。
具体包括下以几个方面:
1、内网络能够高速访问FTP服务器现在或上传文件实现资源共享功能，实现对不同类型的用户划分不同的权限,限制不同类型的用户只能访问特定的服务资源。可以下载和上传资料文件，访问速度可以对指定的用户进行级别的划分。
2、建设Web服务器对外实现信息发布，对内实现教学教务管理。网站发布学校新闻、通知、学校的活动等相关内容。实现学生能够在网上进行成绩查询、网上报名、网上评教等功能；以及教师的信息查询、教学数据上传等。
3、建设邮件服务器以满足校园内部之间和内、外网这间的大量邮件传输的需求。
4、实现内网划分多个VLAN，实现校园内不同校区，不同楼宇，不同楼层的多客户接入。
5、内部实现PC间实现高速互访，同时可以访问互联网。网络内同一IP段内的PC机可以通过网上邻居实现高速互访，传送资料文件等，解决不同楼宇，不同楼层之间通过移动存储设备传送数据费时、费力的问题。
6、内部用户的QoS管理，实现用户的分级管理功能，对用户下载和上传做相应的带宽限制。对校园网络中的流量实现有效控制，对校园内的重要数据量可靠、稳定的传输如：语音、视频会议等的延迟和阻塞的敏感。
应用服务：
电子邮件服务（E-mail）：内部E-mail系统
文件传输服务（FTP）、远程登录服务（TELNET）：提供资源共享 电子公告板牌服务(BBS)：信息发布
Internet WWW信息服务：学校网站 域名服务DNS：提供域名解析 数据库服务器：数据存储
二、网络规划
核心层考虑到核心层应该具有数据快速转发、路由等主要功能，采用Cisco 6500系列三层交换机，配置第三层路由功能模块。核心层节点间可通过若干千兆端口以Channel方式互联，每个核心层节点通过千兆端口与所有汇聚层Cisco Catalyst 3750三层千兆以太网交换机互联，组成星形结构，有助于获得安全保障，同时可提高带宽，以便为用户提供安全高速的数据传输通道。
区域汇聚层采用Cisco Catalyst 3750三层全千兆以太网交换机，区域汇
聚交换机以双千兆光纤与核心交换机相连，实现接入层与核心层之间的高速、高效中继，提高校园网系统的结构化层次和可管理性；
接入层 接入层直接面对用户，可在汇接层交换机下采用若干支持802.1q或ISL VLAN功能的二层交换机，在二层交换机上延伸汇接层交换机的VLAN，从而将用户划分在不同的子网里，防止IP地址欺骗，一方面为了安全，一方面便于计费。
固定安装的线速快速以太网桌面交换机Cisco Catalyst 2950系列，可以为局域网（LAN）提供极佳的性能和功能。这些独立的、10/100自适应交换机能够提供增强的服务质量（QoS）和组播管理特性，所有的这些都由易用、基于Web的Cisco集群管理套件（CMS）和集成Cisco IOS软件来进行管理。带有10/100/1000 BaseT上行链路的Cisco Catalyst 2950 铜线千兆位，能够利用现有的5类铜线从快速以太网升级到更高性能的千兆位以太网主干。
以线速性能将终端工作站连接到LAN。
校园网VLAN的划分和IP地址规划
核心层设备端口分配表：
设备型号：核心层cisco6509交换
连接设备：
路由器cisco3745 （一个） 分配端口：1-4端口； 教学区cisco3750 （两个） 分配端口：5-12端口;
行政区cisco3750 （两个） 分配端口：13-20端口; 学生宿舍cisco3750（两个） 分配端口：21-30端口; 实验区cisco3750 （两个） 分配端口：31-38端口; 服务器群cisco3750（两个） 分配端口：39-46端口; 核心层cisco6509之间 （两个） 分配端口：47-54端口。 汇聚层设备端口分配表：
设备型号：教学区汇聚层cisco3750交换机 连接设备：
第一教学楼cisco2950（四层） 分配端口：1-8 VLAN：40 第二教学楼cisco2950（四层） 分配端口：9-16VLAN：41 第三教学楼cisco2950（四层） 分配端口：17-24 VLAN：42 第四教学楼cisco2950（四层） 分配端口：25-32 VLAN：43 第五教学楼cisco2950（四层） 分配端口：33-40 VLAN：44 核心层交换机6509（两个）分配端口：41-46汇聚层交换机cisco 3750之间 分配端口：47-48 设备型号：行政区汇聚层cisco3750交换机 连接设备：
行政楼cisco2950(五层) 分配端口：1-10VLAN：30 图书馆cisco2950(五层) 分配端口：11-20 VLAN：31 电子阅览室cisco2950 (五层) 分配端口：21-30 VLAN：32 信息大楼cisco2950 (五层) 分配端口：31-40 VLAN：33 核心层交换机6509（两个） 分配端口：41-44 汇聚层交换机cisco 3750之间 分配端口：45-48 设备型号：学生宿舍汇聚层cisco3750交换机
宿舍楼1 cisco2950 （48端口两层一个）分配端口：1-3 VLAN：10 宿舍楼2 cisco2950 （48端口两层一个）分配端口：4-6 VLAN：11. . .. . .. . .
宿舍楼14 cisco2950 （48端口两层一个）分配端口：40-42 VLAN：24 核心层交换机6509（两个）分配端口：43-46 汇聚层交换机cisco 3750之间 分配端口：47-48 设备型号：实验汇聚层cisco3750交换机 连接设备：
实验楼1 cisco2950(五层) 分配端口：1-15VLAN：51 实验楼2 cisco2950(五层) 分配端口：16-30 VLAN：52 实验楼3 cisco2950(五层) 分配端口：31-42 VLAN：53 核心层交换机6509（两个）分配端口：43-46 汇聚层交换机cisco 3750之间 分配端口：47-48
IP地址规划
1、各楼层IP地址具体分配如下：
第一教学楼1-4层 IP地址: 10.20.1.0/24 第二教学楼1-4层 IP地址: 10.20.2.0/24 第三教学楼1-4层 IP地址: 10.20.3.0/24 第四教学楼1-4层 IP地址: 10.20.4.0/24 第五教学楼1-4层 IP地址: 10.20.5.0/24 行政楼 1-5层 IP地址: 10.30.1.0/24 信息大楼 1-5层 IP地址: 10.30.2.0/24 图书馆 1-5层 IP地址: 10.30.3.0/24 电子阅览室1-5层 IP地址: 10.30.4.0/24 宿舍楼1 1-6层 IP地址: 10.1.0.0/16 宿舍楼2 1-6层 IP地址: 10.2.0.0/16 宿舍楼3 1-6层 IP地址: 10.3.0.0/16 宿舍楼4 1-6层 IP地址: 10.4.0.0/16 宿舍楼5 1-6层 IP地址: 10.5.0.0/16 宿舍楼6 1-6层 IP地址: 10.6.0.0/16 宿舍楼7 1-6层 IP地址: 10.7.0.0/16 宿舍楼8 1-6层 IP地址: 10.8.0.0/16 宿舍楼9 1-6层 IP地址: 10.9.0.0/16 宿舍楼10 1-6层 IP地址: 10.10.0.0/16 宿舍楼11 1-6层 IP地址: 10.11.0.0/16 宿舍楼12 1-6层 IP地址: 10.12.0.0/16 宿舍楼13 1-6层 IP地址: 10.13.0.0/16 宿舍楼14 1-6层 IP地址: 10.14.0.0/16实验楼1 1-5层 IP地址: 10.40.1.0/24 实验楼2 1-5层 IP地址: 10.40.2.0/24 实验楼3 1-5层 IP地址: 10.40.3.0/24 内部服务器 IP地址: 10.50.1.0/24
2、核心层与汇聚层IP地址规划：
核心层两台Cisco 6509之间路由IP为：10.1.1.1/30和10.1.1.2/30；
网段10.1.3.0/29:
核心层cisco 6509(1):10.1.3.1/29 核心层cisco 6509(2):10.1.3.2/29
防火墙CISCO PIX-525-UR-BUN: 10.1.3.3/29 10.1.3.4/29 网段10.1.4.0/30
Cisco 3745路由器：10.1.4.1/30
防火墙CISCO PIX-525-UR-BUN:10.1.4.1/30 4、各楼层管理设备地址：
表3.5
路由协议：
校园网设计中将采用OSPF协议，其中核心层两台路由交换机cisco6509为骨干区域；教学区、行政区、学生宿舍和实训实验区汇聚层路由交换机cisco3750为普通区域。每个建筑物内的域边界路由交换机向位于校园骨干网上的其它建筑物的域边界路由交换机广播本域的概要信息。
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