计算机组成原理实验
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。
⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。
计算机组成原理实验报告
实验一：数字逻辑——交通灯系统设计子实验1：7 段数码管驱动电路设计（1）理解利用真值表的方式设计电路的原理；（2）利用Logisim 真值表自动生成电路的功能，设计一个 7 段数码管显示驱动。
二、实验方案设计7 段数码管显示驱动的设计方案：（1）输入：4 位二进制（2）输出：7 段数码管 7 个输出控制信号（3）电路引脚：（4）实现功能：利用 7 段数码管显示 4 位二进制的 16 进制值（5）设计方法：由于该实验若直接进行硬件设计会比较复杂，而7 段数码管显示的真值表较容易掌握，所以我们选择由真值表自动生成电路的方法完成该实验。
先分析设计 7 段数码管显示驱动的真值表，再利用Logisim 中的“分析组合逻辑电路”功能，将真值表填入，自动生成电路。
（6）真值表的设计：由于是 4输入 7输出，真值表共有 16 行。
7输出对应 7个引脚，所以需要依次对照LED 灯的引脚顺序进行设计，如下图所示（注意LED 的引脚顺序）：三、实验步骤（1）在实验平台下载实验框架文件RGLED.circ；（2）在Logisim 中打开RGLED.circ 文件，选择数码管驱动子电路；（3）点击“工程”中的“分析组合逻辑电路”功能，先构建4输入和7输出，再在“真值表”中，将已设计好的真值表的所有数值仔细对照着填入表格中，确认无误后点击“生成电路”，自动生成的电路如下图所示：（4）将子电路封装为如下形式：（5）进行电路测试：·自动测试在数码管驱动测试子电路中进行测试；·平台评测自动测试结果满足实验要求后，再利用记事本打开RGLED.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到Educoder 平台代码区域，点击评测按钮进行测试。
四、实验结果测试与分析（1）自动测试的部分结果如下：（2）平台测试结果如下：综上，本实验测试结果为通过，无故障显示。
本实验的关键点在于：在设计时需要格外注重LED 灯的引脚顺序，保证0-9 数字显示的正确性，设计出正确的真值表。
计算机组成原理数据通路实验报告
计算机组成原理数据通路实验报告计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告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（IntegerExecution Unit）。
我们通常所说的“CPU 是XX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。
计算机组成原理实验2.1总线与寄存器
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1，#SW_BUS=0；启动仿 真，通过拨码开关送入总线BUS任意八位二进制数，赋值 74LS194的输入端D0D1D2D3。按照后页的逻辑功能表置位 74LS194的MR、S1、S0 、SL、SR端，观察并记录CLK端上升 沿和下降沿跳变时刻输出端Q0Q1Q2Q3的状态。
2) 令#SW_BUS=0，三态门74LS244导通，记录BUS总线上的数 据，与总线BIN相比较：
BUS_7 BUS_6 BUS_5 BUS_4 BUS_3 BUS_2 BUS_1 BUS_0 BUS总线
单位D触发器：74LS74 四位D触发器：74LS175
D触发器逻辑功能 表
【2】D触发器实验（一Fra bibliotek总线与寄存器 实验 电路图
三态门74LS244
拨码开关与总线缓冲器（注意观察74LS244左右电平）
【1】总线实验
实验步骤：
1) #SW_BUS = #R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1；启动仿真， 手动拨码开关在总线DIN上置位数据0x55。比较拨码开关 所在的总线DIN与总线BUS上的数据。
实验步骤：
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1， #SW_BUS=0，启动 仿真，手动拨码开关输入数据到BUS总线，改变74LS74的 D端（即BUS总线的BUS_0）状态，按照后页逻辑功能表置 位74LS74的#Sd端、#Rd端，观察并记录CLK端上升沿 、 下降沿跳变时刻的Q端和#Q端状态。
的0xAA数据存入DR。观察寄存器74LS273的输出端。 6) 再令#R0_BUS=1；观察寄存器74LS374的输出端，请比较器
计算机组成原理实验1_脱机运算器
实验一．脱机运算器部件实验一、教学计算机的通电启动和关闭操作1.教学计算机系统通电启动的操作步骤：(1) 准备一台串行接口运行正常的PC机；(2) 将TH-union计原16放在实验台上，打开实验箱的盖子，确定电源处于断开状态；(3) 将黑色的电源线一端接220V交流电源，另一端插在计原16实验箱的电源插座；(4) 取出通讯线，将通讯线的9芯插头接在计原16实验箱后板上左侧位置的串口插座，另一端接到PC机的串口上；(5) 将计原16实验系统左下方的五个黑色的功能控制开关置于00010的位置（连续、内存读指令、微程序、联机、16位），开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0”；(6) 接通电源，船形开关和5V电源指示灯亮。
(7) 在PC机上运行PCEC16.EXE文件，根据使用的PC机的串口情况选“1”或“2”，其它的设置一般不用改动,直接回车即可。
(具体步骤附后)(8) 按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键，PC机屏幕上显示：TH-union CRT MONITORVersion 1.0 April 2001Computer Architectur Lab.， Tsinghua UniversityProgrammed by He Jia>这个版权信息显示出来之后，表示教学机已经进入正常运行状态，等待输入监控命令。
实验注意事项：1.连接电源线和通讯线前TH-union计原16实验系统的电源开关一定要处于断开状态，否则可能损坏教学计算机系统的或PC机的串行接口电路；2.五个黑色控制开关的功能示意图如下：开关位置，自左向右共5个，分别控制1 2 3 4 5向上拨：单步手工拨指令组合逻辑运算器联机 8位向上拨：连续读内存指令微程序运算器脱机 16位几种常用的工作方式，（开关向上拨表示为1，向下拨表示0）工作方式功能开关状态连续运行程序、硬连线控制器、联机、16位机 00110连续运行程序、微程序控制器、联机、16位机 00010单步、手拨指令、硬连线控制器、联机、16位机 11110单步、手拨指令、微程序控制器、联机、16位机 11010单步、脱机运算器实验、16位机 100002.关闭教学计算机系统在需要关闭教学计算机系统时，应首先通过安装在机箱右侧板上的开关关闭交流电源，教学机上的全部指示灯都会熄灭。
《计算机组成原理》学生实验报告
《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。
它是运算器的核心。
可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。
两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。
进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。
触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。
QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。
计组实验报告（共10篇）
计组实验报告(共10篇)计组实验报告计算机组成原理实验报告一一、算术逻辑运算器1. 实验目的与要求：目的：①掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
②掌握简单运算器的数据传输通道。
③验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运输功能发生器运输功能。
④能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
要求：完成实验接线和所有练习题操作。
实验前，要求做好实验预习，掌握运算器的数据传送通道和ALU 的特性，并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。
实验过程中，要认真进行实验操作，仔细思考实验有关的内容，把自己想得不太明白的问题通过实验去理解清楚，争取得到最好的实验结果，达到预期的实验教学目的。
实验完成后，要求每个学生写出实验报告。
2. 实验方案：1．两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8为的运算器。
2．8为运算器的输出经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器（74LS273）DR1和DR2的输出端相连，DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结果。
寄存器的输入端于数据总线相连。
3．8位数据D7~D0（在“INPUT DEVICE”中）用来产生参与运算的数据，并经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连。
数据显示灯（BUS UNIT）已与数据总线相连，用来显示数据总线上所内容。
4．S3、S2、S1、S0是运算选择控制端，由它们决定运算器执行哪一种运算（16种算术运算或16种逻辑运算）。
5．M是算术/逻辑运算选择，M＝0时，执行算术运算，M＝1时，执行逻辑运算。
6．Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关。
7．ALU-B是输出三态门的控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
《计算机组成原理》实验
《计算机组成原理》实验一、实验的性质、任务和基本要求(一)本实验课的性质、任务《计算机组成原理》是计算机科学与技术、网络工程专业的核心专业基础课，本课程旨在培养学生对计算机系统的分析、设计能力，同时为后续专业课程的学习打下坚实的基础。
实验是巩固课堂教学质量必不可少的重要手段。
本实验课的任务是通过实验进一步加深对计算机各部件组成以及工作原理的掌握，培养学生计算机硬件动手能力。
（二）基本要求1、掌握运算器的基本组成和工作原理；2、掌握半导体存储器的工作原理与使用方法，掌握半导体存储器如何存储和读取数据；3、掌握微程序控制器的组成以及工作过程，掌握用单步方式执行一段微程序以及如何检查每一条微指令正确与否的方法；4、掌握数据传送通路工作原理；5、能够将运算器、微程序控制器和存储器三个部件连机，形成一个基本模型机系统。
同时，掌握机器指令与微指令的关系。
（三）实验学时分配表（表格说明）二、实验教学内容实验一运算器实验一、实验目的：（1）结合学过的有关运算器的基本知识，掌握运算器的基本组成、工作原理。
特别是了解算术逻辑运算单元ALU的工作原理；（2）验证多功能算术单元74181、74182的运算功能；（3）熟悉掌握本实验中运算器的数据传输通路。
二、实验要求（1）预习74181、74182的工作原理及逻辑关系；（2）测量数据要求准确；（3）写出实验报告。
三、实验内容1、实验原理实验中的运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。
运算器的输出经过一个三态门74LS245到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUS1~6中的任一个相连，内部数据总线通过LZD0~LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJ1~EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开关KD0~KD7，并经过一三态门74LS245直接连至外部数据总线EXD0~EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。
计算机组成原理实验报告精品9篇
计算机组成原理实验报告课程名称计算机组成原理实验学院计算机专业班级学号学生姓名指导教师20年月日实验一：基础汇编语言程序设计实验1实验目的●学习和了解TEC-XP+教学实验监控命令的用法;●学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统;●学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。
2实验设备及器材●工作良好的PC机;●TEC-XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC。
3实验说明和原理实验原理在于汇编语言能够直接控制底层硬件的状态，通过简单的汇编指令查看、显示、修改寄存器、存储器等硬件内容。
实验箱正如一集成的开发板，而我们正是通过基础的汇编语言对开发板进行使用和学习，过程中我们不仅需要运用汇编语言的知识，还需要结合数字逻辑中所学的关于存储器、触发器等基本器件的原理，通过串口通讯，实现程序的烧录，实验箱与PC端的通讯。
4实验内容1)学习联机使用TEC－XP+教学实验系统和仿真终端软件PCEC；2)学习使用WINDOWS界面的串口通讯软件；3)使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储内容、E命令修改存储内容；4)使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编输入的程序，用G命令连续运行该程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行情况。
5实验步骤1)准备一台串口工作良好的PC机器;2)将TEC-XP+放在实验台上,打开实验箱的盖子,确定电源处于断开状态;3)将黑色的电源线一段接220V交流电源,另一端插在TEC-XP+实验箱的电源插座里;4)取出通讯线,将通讯线的9芯插头接在TEC-XP+实验箱上的串口"COM1"或"COM2"上,另一端接到PC机的串口上;5)将TEC-XP+实验系统左下方的六个黑色的控制机器运行状态的开关置于正确的位置,再找个实验中开关应置为001100(连续、内存读指令、组合逻辑、联机、16位、MACH),6)控制开关的功能在开关上、下方有标识;开关拨向上方表示"1",拨向下方表示"0","X"表示任意,其他实验相同;7)打开电源,船型开关盒5V电源指示灯亮;8)在PC机上运行PCEC16.EXE文件,根据连接的PC机的串口设置所用PC机的串口为"1"或"2",其他的设置一般不用改动,直接回车即可; （8）按一下"RESET"按键,再按一下"START"按键,主机上显示：6实验截图及思考题【例3】计算1到10的累加和。
指导-组成原理DICE-CP226实验一至五
实验指导DICE-CP226系统概述1.1 DICE-CP226特点1、采用总线结构DICE-CP226实验系统使用三组总线即地址总线ABUS、数据总线DBUS、指令总线IBUS和控制信号，CPU、主存、外设和管理单片机等部件之间通过外部数据总线传输，CPU内部则通过内部数据总线传输信息。
各部件之间，通过三态缓冲器作接口连接。
2、计算机功能模块化设计DICE-CP2226为实验者提供运算器模块ALU，众多寄存器模块（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序计数器模块PC，指令部件模块IR，主存模块EM，微程序控制模块〈控存〉uM，微地址计数器模块UPC，组合逻辑控制模块及I/O等控制模块。
各模块间的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，模块内各芯片间数据通路也已连好，各模块的控制信号及必要的输出信号已被引出到主板插孔，供实验者按自己的设计进行连接。
3、智能化控制系统在单片机监控下，管理模型机运行和读写，当模型机停机时，实验者可通过系统键盘，读写主存或控存指定单元的内容，使模型机实现在线开发。
模型机运行时，系统提供单步一条微指令（微单步）、单步一条机器指令（程单步），连续运行程序及无限止暂停等调试手段，能动态跟踪数据，流向、捕捉各种控制信息。
4、提供两种实验模式①手动运行“Hand……”：通过拨动开关和发光二极管二进制电平显示，支持最底层的手动操作方式的输入/输出和机器调试。
②自动运行：通过系统键盘及液晶显示器或PC机，直接接输入或编译装载用户程序<机器码程序和微程序>，实现微程序控制运行。
5、开放性设计运算器采用了EDA技术设计，随机出厂时，已提供一套已装载的方案，能进行加、减、与、或、带进位加、带进位减、取反、直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，可自行重新设计并通过JTAG 口下载。
用户还可以设计自己的指令/微指令系统。
系统中已带三套指令/微程序系统，用户可参照来设计新的指令/微程序系统。
计算机组成原理实验报告_6
计算机组成原理实习报告本学期我们开设了计算机组成原理这门课, 主要学习计算机的主要部件以及这些部件组成的原理和如何运行。
除了平时的课堂学习, 我们还有实验课帮助我们更好的了解这门课程。
用于我们实验的机器是TEC-XP, 它是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制的适用于计算机组成原理课程的实验系统, 主要用于计算机组成原理和数字电路等的硬件教学实验, 同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。
它的功能设计和实现技术, 都紧紧地围绕着对课程教学内容的覆盖程度和所能完成的教学实验项目的质量与水平来进行安排。
其突出特点是硬、软件基本配置比较完整, 能覆盖相关课程主要教学内容, 支持的教学实验项目多且水平高。
其组成和实现的功能如图1所示。
图1.硬件实现的实际计算机系统图一.微程序实验步骤1.接通教学机电源。
2.将教学机左下方的5个拨动开关置为11010（单步、手动置指令、微程序、联机、16 位）。
3.按一下“RESET”按键。
4.通过16 位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码。
5.在单步方式下, 通过指示灯观察各类基本指令的微码。
(1) 选择基本指令的A组指令中的ADD指令, 观察其节拍流程1) 置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0, R1 ）2) 按RESET按键；指示灯Microp亮（只要选择微程序, 该灯在指令执行过程中一直亮）,其它灯全灭；3) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址和下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作0→PC.DI#=0）4) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0001, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）5) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0010, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作MEM→IR）6) 以上三步为公共操作, 其它指令同；7) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0010 0000, 微址指示灯显示0000 0011, 下址的指示灯显示0000 0100；（本拍完成/MAP操作功能）8) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000, 微址指示灯显示0000 0100, 下址的指示灯显示0011 0000 (本拍执行ADD指令, DR←DR+SR 操作)。
计算机组成原理的实验报告
计算机组成原理的实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解计算机组成原理中的关键概念和组件，通过实际操作和观察，增强对计算机硬件系统的认识和掌握能力。
具体包括：1、了解计算机内部各部件的工作原理和相互关系。
2、熟悉计算机指令的执行流程和数据的传输方式。
3、掌握计算机存储系统的组织和管理方法。
4、培养分析和解决计算机硬件相关问题的能力。
二、实验设备本次实验使用的设备包括计算机、逻辑分析仪、示波器以及相关的实验软件和工具。
三、实验内容1、运算器实验进行了简单的算术运算和逻辑运算，如加法、减法、与、或等操作。
观察运算结果在寄存器中的存储和变化情况。
2、控制器实验模拟了指令的取指、译码和执行过程。
分析不同指令对计算机状态的影响。
3、存储系统实验研究了内存的读写操作和地址映射方式。
考察了缓存的工作原理和命中率的计算。
4、总线实验观察数据在总线上的传输过程和时序。
分析总线竞争和仲裁的机制。
四、实验步骤1、运算器实验步骤连接实验设备，将运算器模块与计算机主机相连。
打开实验软件，设置运算类型和操作数。
启动运算，通过逻辑分析仪观察运算过程中的信号变化。
记录运算结果，并与预期结果进行比较。
2、控制器实验步骤连接控制器模块到计算机。
输入指令序列，使用示波器监测控制信号的产生和变化。
分析指令执行过程中各个阶段的状态转换。
3、存储系统实验步骤搭建存储系统实验电路。
进行内存读写操作，改变地址和数据，观察存储单元的内容变化。
分析缓存的替换策略和命中率的影响因素。
4、总线实验步骤连接总线模块，配置总线参数。
多个设备同时发送数据，观察总线的仲裁过程。
测量数据传输的时序和带宽。
五、实验结果与分析1、运算器实验结果加法、减法等运算结果准确，符合预期。
逻辑运算的结果也正确无误。
观察到在运算过程中，寄存器的值按照预定的规则进行更新。
分析：运算器的功能正常，能够准确执行各种运算操作，其内部的电路和逻辑设计合理。
2、控制器实验结果指令能够正确取指、译码和执行，控制信号的产生和时序符合指令的要求。
计算机组成原理实验(TEC-6)
【实验步骤】
3．以下是加法、减法实 验步骤
⑴设置操作模式为加法、减法实验
按一次复位按钮 CLR，微地址指示灯µA5—µA0 显示 20H。将操作模式开关设置为 SWC=1、
SWB=0、SWA=0，准备进入加法、减法实验。按一次 QD 按钮，产生一组时序信号 T1、T2、T3，
进入下一步。
⑵设置数 A
【实验分析】 1．为什么在 A 总线上出现数据 A、在 B 总线上出现数据 B 后，在数据总线 DBUS 上能够直接
观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到？
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图2-2,运算器实验的电路图。
• 在TEC-6模型计算机中，寄存器组由4个寄存器R0（U50）、R1（U51）、R2（U45）、R3（U46）以及2个三3输入正与门组成 （U33和U38）。4个寄存器R0、R1、R2和R3都是74LS374。R0是累加器，它的输出通过A总线送运算器的A端口；R1、R2和R3 是通用寄存器，它们的输出通过B总线送运算器的B端口。R0、R1、R2和R3从数据总线DBUS接收数据。
示灯 D7—D0 显示运算结果 A+B。按一次 QD 按钮，进入下一步。
⑸进行减法运算 微地址指示灯显示 26H。这时指示灯 C（红色）显示加法运算得到的进位 C，指示灯 Z （绿色）显示加法运算得到的结果为 0 信号。信号 SEL1=0、SEL0=1，指示将 R1 中的数据送 B 总线。信号 M=0、S3=0、S2=1、S1=1、S0=0，指示进行减法运算。ALUBUS=1，指示将运算 数据结果送数据总线 DBUS。信号 LDC=1，指示将运算后得到的进位 C 保存；信号 LDZ=1，指 示将运算后得到的结果为 0 标志保存。这时 A 总线指示灯 A7—A0 显示被减数 A，B 总线指示 灯显示减数 B，数据总线 DBUS 指示灯 D7—D0 显示运算结果 A-B。按一次 QD 按钮，进入下一 步。
计算机组成原理 实验八 简单模型计算机实验
实验八简单模型计算机实验一、实验目的1)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机的工作原理。
2)掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程二、实验原理基本整机模型数据框图如图所示，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
数据的通路从程序计数器PC的地址送到主存的地址寄存器，根据地址寄存器的内容找到相应的存储单元。
存储器中的数据是指令时，那么数据是从RAM送到总线，再从总线送到IR 中。
存储器中的数据是需要加工的数据时，那么数据是从RAM送到总线，再动总线送到通用寄存器中等待加工。
数据加工过程中，两个数据是从总线上将数据分别分时压入两个暂存器中，等待运算部件的加工，在数据加工完成以后。
运算结果是通过三太门送到总线上。
三态门的控制时由微控制器来控制。
图：模型机的数据通路图SW-G三、实验过程1.连线按实验逻辑原理图连接以下控制信号。
1)时钟单元（CLOCK UNIT）的T1-T4接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的T1-T4.2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA ，KB接到指令单元（INS UNIT）的KA，KB。
3)指令单元（INS UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR 接到的微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR。
4)输入/输出单元（INPUT/OUTPUT UNIT）IO-W，IO-R接到微程序控制单元（MAINCONTROL UNIT）的IO-W，IO-R,Ai接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A0. 5)主存储器单元（MEM UNIT）M-W、M-R接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的M-W、M-R，A7-A0 接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A7-A0.6)地址单元（ADDRESS UNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B.7)通用寄存器单元（REG UNIT）的B-R、R0-B 接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的B-DR、DR-B。
计算机组成原理实验报告
实验1 通用寄存器实验一、实验目的1.熟悉通用寄存器的数据通路。
2.了解通用寄存器的构成和运用。
二、实验要求掌握通用寄存器R3~R0的读写操作。
三、实验原理实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。
由四片8位字长的74LS574组成R1 R0（CX）、R3 R2（DX）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通控制。
RWR为寄存器数据写入使能，DI、OP为目的寄存器写选通。
DRCK信号为寄存器组打入脉冲，上升沿有效。
准双向I/O输入输出端口用于置数操作，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图2-3-3 通用寄存器数据通路四、实验内容1.实验连线2.寄存器的读写操作①目的通路当RWR=0时，由DI、OP编码产生目的寄存器地址，详见下表。
通用寄存器“手动／搭接”目的编码②通用寄存器的写入通过“I/O输入输出单元”向R0、R1寄存器分别置数11h、22h，操作步骤如下：通过“I/O输入输出单元”向R2、R3寄存器分别置数33h、44h，操作步骤如下：③源通路当X2~X0=001时，由SI、XP编码产生源寄存器，详见下表。
通用寄存器“手动／搭接”源编码④通用寄存器的读出五、实验心得通过这个实验让我清晰的了解了通用寄存器的构成以及通用寄存器是如何运用的，并且熟悉了通用寄存器的数据通路，而且还深刻的掌握了通用寄存器R3~R0的读写操作。
实验2 运算器实验一、实验目的掌握八位运算器的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。
二、实验要求完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。
三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图2-3-1所示。
ALU运算器由CPLD描述。
运算器的输出FUN经过74LS245三态门与数据总线相连，运算源寄存器A和暂存器B的数据输入端分别由2个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
计算机组成原理实验
1. 采用 Cache-Memory 存储层次。 2. 地址长度为 16 位，数据寄存器长度 16 位，存储字长是 8 位，采用小端存储模式。 3. Cache 采用二路组相联，Cache 大小为 1KB，每个字块 4 个字，字长为 2B。 4. 能根据有效地址读 Cache 和内存，把数据读入数据寄存器中；能根据有效地址把
1、 运算器由 ALU，状态寄存器，通用寄存器组成。 2、 ALU 能够进行加、减、乘、除等四则运算，与、或、非、异或等逻辑运算以及移
位求补等操作。其中乘除法要实现原码 1 位乘、补码 1 位乘（Booth）、原码加减 交替除法、补码加减交替除法 4 种算法。选作原码/补码 2 位乘算法。 3、 通用寄存器组用于保存参加运算的操作数和运算结果。 4、 状态寄存器用于记录算术、逻辑运算的结果状态。程序设计中，这些状态通常用 作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。一般均设置如下几种状 态位：零标志位（Z），负标志位（N），溢出标志位（v），仅为或借位标志（C）。 【输入】从 ins_input.txt 读入。每行有一个操作码和两个操作数，用空格分开，操作数用原 码表示。 e.g. Add 0.110111 1.101110 Sub 0.100111 0.101011 Mul 1.101110 0.110111 【输出】将运算过程和结果输入到 output.txt 例如： ori_onebit_times [x]ori=1.101110 [y]ori=0.110111 x*=0.101110 y*=0.110111 0.000000 110111 + 0.101110 -------------------------------0.101110 0.010111 0 11011 + 0.101110 -------------------------------1.000101 0 0.100010 10 1101 + 0.101110 -------------------------------1.010000 10 0.101000 010 110 0.010100 0010 11 + 0.101110 -------------------------------1.000010 0010 0.100001 00010 1 + 0.101110 --------------------------------
计算机组成原理全部实验
计算机科学技术系王玉芬2012年11月3日基础实验部分该篇章共有五个基础实验组成，分别是：实验一运算器实验实验二存储器实验实验三数据通路组成与故障分析实验实验四微程序控制器实验实验五模型机CPU组成与指令周期实验实验一运算器实验运算器又称作算术逻辑运算单元（ALU），是计算机的五大基本组成部件之一，主要用来完成算术运算和逻辑运算。
运算器的核心部件是加法器，加减乘除运算等都是通过加法器进行的，因此，加快运算器的速度实质上是要加快加法器的速度。
机器字长n位，意味着能完成两个n位数的各种运算。
就应该由n个全加器构成n位并行加法器来实现。
通过本实验可以让学生对运算器有一个比较深刻的了解。
一、实验目的1．掌握简单运算器的数据传输方式。
2．掌握算术逻辑运算部件的工作原理。
3. 熟悉简单运算器的数据传送通路。
4. 给定数据，完成各种算术运算和逻辑运算。
二、实验内容：完成不带进位及带进位的算术运算、逻辑运算实验。
总结出不带进位及带进位运算的特点。
三、实验原理：1.实验电路图图4-1 运算器实验电路图2.实验数据流图图4-2 运算器实验数据流图3.实验原理运算器实验是在ALU UNIT单元进行；单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实验仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，SW7－SW0八个逻辑开关用于产生数据，并发送到总线上；系统方式下，其控制信号由系统机实验平台可视化软件通过管理CPU来进行控制，SW7－SW0八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。
（1）DR1，DR2：运算暂存器，（2）LDDR1：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR1，高电平有效。
（3）LDDR2：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR2，高电平有效。
（4）S3，S2，S1，S0：确定执行哪一种算术运算或逻辑运算（运算功能表见附录1或者课本第49页）。
（5）M：M＝0执行算术操作；M＝1执行逻辑操作。
（6）/CN ：/CN＝0表示ALU运算时最低位加进位1；/CN＝1则表示无进位。
计算机组成原理实验介绍
计算机组成原理实验介绍《计算机组成原理实验介绍》1. 引言嘿，你有没有想过，当你打开电脑玩游戏或者处理文档的时候，电脑内部到底在发生着什么样神奇的事情呢？就像一个神秘的黑盒子，我们只看到了它呈现出来的效果，却不太清楚里面的构造和运行机制。
今天啊，咱们就来一起探索计算机组成原理实验的那些事儿，从最基础的概念到实际的应用，再到一些常见的问题，就像给这个神秘的黑盒子打开一道缝，好好地瞧一瞧里面的奥秘。
在这篇文章里，我们会先讲讲计算机组成原理实验的基本概念和理论背景，然后分析它的运行机制，还会看看在生活和高端技术领域的应用，也会聊聊大家对它可能存在的误解，最后再补充一些相关知识，总结一下并且展望未来。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景计算机组成原理啊，说白了就是研究计算机到底是由哪些部分组成的，以及这些部分是怎么协同工作的这么一门学科。
它的理论来源可以追溯到计算机诞生的时候，最早的那些计算机科学家们就开始琢磨怎么把一些基本的计算功能通过硬件组合起来。
就好比盖房子，你得先有砖头、水泥这些基本的材料（也就是计算机的各种硬件组件），然后还得知道怎么把它们搭在一起（各组件的连接和协同工作方式）。
从发展历程来看，最开始的计算机可不像现在这么小巧玲珑、功能强大。
早期的计算机那可是庞大无比，像个巨兽一样，而且功能还很单一。
随着时间的推移，计算机组成的理论不断发展，各种新的组件被发明出来，它们之间的协作也变得越来越高效。
比如说，从简单的算术逻辑单元，发展到现在复杂的中央处理器（CPU），这里面包含了无数科学家和工程师的智慧结晶。
2.2运行机制与过程分析咱们先把计算机想象成一个超级大的工厂。
首先是输入设备，这就像是工厂的原材料进货口。
比如说你敲键盘输入信息，就相当于把原材料送进了工厂。
这些原材料（数据）通过系统总线这个“传送带”，被送到了CPU 这个“加工中心”。
CPU呢，就像是工厂里最聪明的工程师，它能根据接收到的数据进行各种运算和处理。
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STEP STOP
微地址指示灯
PROM READ RUN MA5~MA0
SE6~SE1
CLR总清 UA5~UA0
(3)单步运行微程序 A. STEP、STOP开关状态分别为： STEP、RUN。
三态开关置于“RUN” ，开关UA5~UA0置为1 。
B.上下拨动CLR开关一次。 C.按START开关一次。
0100 1010
0010 0000 0100 1011 0011 0000 0100 1011 0100 0000 0100 0000 0000 0001 4AH中的操作数为:01H 存放运算结果 JMP [40H] 跳转到开始处 OUT [4BH] 输出4BH单元内容 STA [4BH] 将相加结果存放在4BH单元
*4AH单元需要输入数字：0000 0001。
(3)检查机器指令的正确性 ①总清（CLR） ②从数据开关拨RAM首地址40H ③ SWA、 SWB为：0、0(读主存机器代码，KRD分支) ④按动START一次，微地址指示灯为：20 ⑤再按动START一次，微地址指示灯为：22 ⑥再按动START一次，微地址指示灯为：20时，观察总线上的输 出是否与输入的机器代码相同。 不断按START，在微地址为20时，逐一检查总线机器代码。 (4)单步运行程序（P28） ①三态开关：RUN；STEP开关：STEP；STOP开关：RUN ②总清（CLR） ③ SWA、 SWB为：1、1(运行机器指令，RP分支) ④从数据开关拨RAM首地址40H
*整个程序是一个循环程序 *需要从开关拨一个数据 *4AH单元需要事先存放一个数据 *通过运行程序验证4BH单元的结果与理论值是否一致 实验步骤： (1)按图4-2连接线路(将各模块连接成计算机) 注意： LDR0——LDRI； LDPC——LDPC； 控制台信号约定：
写 读 启动
R0－B——RS－B；
MK23~MK0
MD23~MD0 UA5~UA0
24位微代码输入开关
24位数据指示灯 6位微地址指示灯
4. 时序电路（STATE UNIT）
Ø
START KK2
时钟源
微动开关 微动开关
5. 数据/地址开关 SWJ3 数据/地址排针
D7~D0
数据/地址指示灯及开关
指示灯灭—— 1
指示灯亮—— 0
实验仪上所有指示灯均按此规定 6. 数据总线（BUS UNIT） 数据总线由若干排针组成，B7~B0，总线指示灯指示总线数据
（2）检验DR1、DR2的数据输入是否正确 （P3 第一段）
功能表验证举例： S3~S0=0100
教材P31 ALU功能表 M =0（算术运算）Cn=1（无进位）A加(A· B反)
A=01100101
B反=01011000
B=10100111B
(A· B反)=01000000（逻辑与）
A加(A· B反)=10100101=A5H（算术加） Cn=0（有进位） A加(A· B反) 加1=A6H M=1（逻辑运算） （A· B）反
23分支RP的运行： CLR——START——微地址为20时拨动UA0、UA1，产生23 ——按动3次START，分别执行01、02、10，继续按动START 1次，微地址回到01，当微地址再次为10时，拨动相应的 UA5~UA0，执行： 11，将11分支执行完。 仿此执行12、13、14等分支。
（A· B）： 01100101 ·10100111=00100101
（A· B）反：11011010=DAH
实验一完
实验二模块图
数据总线
时序电路
地址/数据开关
存储器
实验目的 掌握静态随机存储器RAM的特性及读写方法。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.实验电路分析（实验手册P12 图2-1） 静态RAM6116，2k×8； AR地址寄存器(74LS273)； 地址指示灯AD7~AD0； ADJ5存储器数据输出排针 若干控制信号：CE(CS)、WE、T3、LDAR、SW-B *按图中的连接，用户只能使用存储芯片的前256个单元。 2. 电路连接 （实验手册P13 图2-2 ） 3.存储器的写操作 给指定的单元置入数据。
将MA5~MA0排针取出，插在SE6~SE1插针上，
按START开关一次，执行图3-5KT中间分支的微指令22(八进制) 流程图3-5中 KT分支的运行：在微地址为20时，
用上下拨动开关的方式使UA5~UA0地址为：21或23。
例如，要产生21，则将UA0上下拨动一次 要产生23，则将UA0、 UA1都上下拨动一次 *按一次START开关，执行一条微指令。默认执行20、22分支。
实验四完
几点要求: 1.实验完成后请将排线理好放入实验箱内。 2.将电源线放入实验箱内。
实验目的 1.掌握运算器的数据传送通路。 2.验证运算器的组合功能。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容
实验一 运算器实验
1.实验电路分析（实验手册P2）图1-1
2. 电路连接 T4——KK2 （实验手册P3） 图1-2
AUJ3
数据输出排针
数据输出排针 PC输出排针
2. 存储器模块（PRAM UNIT） AUJ5 静态RAM6116
74LS273 地址寄存器
74LS161 PC寄存器
ADJ6
地址指示灯 AD7~AD0
3. 微控器模块（MICRO-CONTROLLER UNIT） E2PROM 2816 控存（3片,24位）
C.置微地址：在二进制开关单元的S3~CN即UA5~UA0置表3-2 第一列中的地址打入， 微地址指示灯才会亮。
*注意把八进制地址转换成二进制地址 D.在MK23~MK0开关上置表3-2中的微代码。 E.按动“START”，将微代码写入控存(注意观察微地址指示灯)。 F.重复C~E，直至表格输入完成 (2)校验输入的代码（P20） A. 三态开关置为READ。 B. STEP等开关不变。 C.用二进制开关UA5~UA0置微地址。 D.按动“START”，读控存微代码， 通过MD0~MD23检验读出的控存数据是否与表3-2一致。
实验二 存储器实验
“写”操作步骤P13 存储器读写规定：
CE(CS ) 0
单元地址 00H 01H 02H 03H 04H
单元内容 00010001 00010010 00010011 00010100 00010101
WE
0
操作
读
4.存储器的读操作 从指定的存储单元读出数据。
0
1
写
“读”操作步骤：P14
④ 18位数据前9位为直接控制位，后9位作译码器输入信号 微指令共27位，在实验模块中分别有引脚插针
⑤微地址寄存器（6位）及微地址指示灯
本实验中微地址来自于开关SE1～SE6， ⑥总清开关CLR，将寄存器、微地址清零
⑦时序信号T1、T2 2.实验电路连接 图3-6 （图3-6 实验手册P19） 3.实验步骤 (1)微代码写入控存 输入表3-2 步骤：P20 ①编程 A.三态开关：置为编程PROM状态。 B.STEP、STOP开关状态分别为： STEP、RUN。
实验二完
实验三、实验四模块图
微代码输入开关
三 态 开 关
控 存
微 地 址 指 示 灯 微 代 码 指 示 灯
CLR
实验三
微程序控制器组成实验
实验目的 掌握微程序控制器的组成原理 掌握微程序的编写、输入、及运行 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.实验电路分析图3-2（实验手册P18） ①微代码输入开关 MK0~MK23（24位） ②微代码指示灯 MD0~MD23 ③控存E2PROM 2816（24位） 微地址（6位）来自微地址寄存器 数据的前18位送数据寄存器，后6位微地址送微地址寄存器
I7——I2(I1、I0不连接)
P(1) P(4)实际为P(1) P(2) P(3) P(4)
SWA 1 0 1 SWB 0 0 1 写机器代码 读机器代码 运行机器指令
SWA SWB
REG UNIT
INS UNIT LOG UNIT
(2)手动方式输入机器指令（P27） ①检查开关状态 三态开关:RUN； STEP开关:STEP； STOP开关:RUN ②拨动总清CLR；从数据输入开关拨RAM区首地址：40H ③控制台SWA、SWB开关状态为：1、0(写机器代码KWE分支)
在每个分支运行时，注意观察微地址指示灯的变化，检查微程
序流程是否与图3-5一致。
实验三完
实验四 基本模型机设计与实现 实验目的 将微控器模块与运算器及存储器模块连接，组成模型计算机， 牢固建立整机的概念。 通过运行5条机器指令组成的程序，掌握机器指令与微程序的关系。 实验设备 TDN-CM 实验系统 实验内容 1.按实验三的线路进行连接，将微程序单元内容运行或检查一遍。 （实验3、4连做此步可省略） 2. 运行P26机器代码程序段 分析机器代码程序（P26）：“助记符”列采用汇编语言格式， “内容”列为机器代码，“地址”列为机器指令的主存地址编号。
电源开关 数据总线
时序电路
微 控 器 运 算 器
地址/数据开关
存储器
控制信号开关
1. 运算器模块（ALU UNIT） SN74181 2片 74LS273 74LS299 74LS245 2片 组成8位算术逻辑单元 8位移位寄存器 分别组成输入三态门和输出三态门 2片 分别组成数据寄存器 DR1、DR2
排线连接时注意排线的 颜色，中间不要扭转。
ALU单元与二进制控制信号开关之间的连接： S3~S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B
数据单元SW-B与控制信号开关单元之间的连接。
数据开关与数据总线的连接：SWJ3——总线单元 ALU的数据输出与总线连接：AUJ3——总线单元 *在进行电路连接时一定要关掉电源。 3.运算器功能验证 步骤： （1）数据置入DR1、DR2 DR1：01100101 （3）验证运算器功能 通过搬动S3~S0、Cn、M的二进制开关，观察运算器的输出结果， 与已经算出的表1-1的结果相比较。 DR2：10100111 （具体步骤见讲义P2）