计算机组成原理验模板
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》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。
计算机组成原理实验报告(四个实验 图)
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
计算机组成原理实验报告五范文
广东工业大学广东工业大学实验报告计算机学院计算机科学与技术专业班成绩评定学号姓名（合作者号）教师签名实验五题目带移位运算模型机的设计与实现一、实验目的与要求：1、熟悉由微程序控制器控制模型机的数据通道。
2、掌握4条移位指令使用和编程。
3、学习设计与调试计算机的基本步骤及方法。
二、实验方案1、本实验是在基本模型机的基础上搭接移位控制电路，实现移位控制运算。
2、试验新增4条单字长（8位）一位运算指令，其格式如下：助记符机器指令码说明RR 将R0寄存器的数据循环右移一位。
RRC 将R0寄存器的数据带进位循环右移一位，即R0寄存器中数据右边第一位移入进位，而进位位移至R0的最左边。
RL 将R0寄存器的数据循环左移。
RLC 将R0寄存器的数据带进位循环左移一位，即R0寄存器中数据左边第一位移入进位，而进位位移至R0的最右边。
3、微指令格式其中A8、A9是2：4译码器（74LS139）的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3是译码器输出端，其电路结构如下：其中Y0为SW-B ，Y1为CE ，Y2为LED-B ，Y3为空。
注意事项：（1） 详细的联机操作请参看附录1联机软件使用说明。
（2） 把串行通讯电缆分别插在实验仪及PC 微机的串口，即可实现实验仪与PC 的联机操作。
（3） 本实验用的程序文件名为EX2。
（4） 运行程序时，要把编程开关MJ20置为RUN(运行)状态，SWA 、SWB 、CLR 开关一定要处于为1、1、1状态。
实验仪上“STATE UNIT ”中的STEP 开关置为“STEP ”状态，STOP 开关置为“RUN ”状态。
（5） 每次运行前，都要拨动CLR 开关清零（1-0-1）。
清零后，微地址显示灯（实验仪上UA5-UA0）应为。
（6） 实验仪的微程序控制器单元中的微地址显示灯（UA5-UA0）显示的是后继微地址的二进制控制信息。
（7） 在屏幕下部显示相关微指令的详细表中，第三行第一列显示的是微地址，程序运行时默认显示为下一条微地址（八进制），括号里用N 表示，这时表中24~1各字段所显示的是下一条微指令的控制信息的二进制代码，最后一列显示微指令执行中主要的有效控制信号。
计算机组成原理实验报告【模板】
计算机组成原理实验报告
姓名：张三学号：PB******** 实验日期：2019-1-1
一、实验题目：
Lab01 运算器
二、实验目的：
设计一算术逻辑运算单元（ALU），实现xxxx功能；利用前述的ALU模块与适当的硬件电路，完成xxxx功能。
三、实验平台：
ISE / Vivado（暂不支持其他Verilog HDL开发环境的检查）
四、实验过程：
此处讲述实验过程，最好附上关键模块的代码。
五、实验结果：
此处讲述实验结果，必须附上最后的仿真波形图或是下载到板子上的实拍结果图（视实验要求而定）。
六、心得体会：
此处讲述实验的心得体会与改进意见。
上机实验报告的文件名格式与电子版作业一致，为：LabXX-PB********-张三。
如果已经提交后想要更改,则按“LabXX-PB********-张三-改-更改次数.pdf”进行更改。
上机实验报告的提交方式将另行公布。
计算机组成原理 实验3
实验3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.掌握通用寄存器的构成和运用。
二、实验要求在掌握了AX、BX运算寄存器的读写操作后，继续完成CX、DX通用寄存器的数据写入与读出。
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CX（R1 R0）、DX（R3 R2）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通选择。
RXW为寄存器数据写入使能，OP、DI为目的寄存器选择。
DRCK信号为寄存器写脉冲，下降沿有效。
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、实验内容五、实验过程 & 实验结果1.寄存器组写操作(1)(2)寄存器组的字写入通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CX写入2211h，操作步骤如下：按【单拍】按钮通过“I/O单元”把DX的地址02打入IR，然后向DX写入4433h，操作步按【单拍】按钮(3)寄存器组的字节写入通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CL写入55h，操作步骤按【单拍】按钮按【单拍】按钮K21 K16 K2=000 K21 K6 K2=111在IR保持为“XX00”的条件下，可省略打地址环节，按下流程向CH写入AAh2.寄存器读操作(1)(2)寄存器组字读(3)寄存器组字节读CH。
K7=1K10~K6=00101准双向I/O口实验一、实验目的熟悉与了解准双向I/O口的构成原理。
二、实验要求掌握准双向I/O口的输入／输出特性的运用。
三、实验原理Dais-CMX16+向用户提供的是按准双向原理设计的十六位输入/输出I/O口，当该位为“1”时才能用作输入源，上电或复位（手动态按【返回】键），该十六位I/O口被置位（即为“0FFFFh”）。
通常情况下，在用作输入的时候就不能再有输出定义。
电路结构如图2-3-4所示。
(完整word版)计算机组成原理实验1~4
实验一寄存器实验一、实验目的1、了解CPTH模型机中寄存器的结构、工作原理及其控制方法.2、熟悉CPTH实验仪的基本构造及操作方法。
二、实验电路寄存器的作用是用于保存数据的，因为CPTH模型机是8位的,因此模型机中大部寄存器是8 位的，标志位寄存器（Cy, Z）是二位的.CPTH 用74HC574 (8—D触发器)来构成寄存器。
74HC574 的功能如表1—1所示：图1-1 74HC574的引脚图1. 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8 个触发器中2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0 时触发器的输出数据表1-1 74HC574功能表图1—2 74HC574工作波形图三、实验内容（一）proteus仿真平台1、proteus仿真平台简介Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件.它的主界面如图1-3所示：图1—3 proteus仿真平台主界面2、在proteus平台上运行电路:寄存器_1.DSN。
拨动开关,观察灯的亮灭，回答思考题1。
思考题1:先使OC=1,拨D0~D7=00110011,按下CK提供CLK上升沿;再拨D0~D7=01000100,OC=0，此时Q0～Q7为多少？3、CPTH模型机上，寄存器A的电路组成如图1-4所示。
在proteus平台上运行电路：寄存器_2.DSN，回答思考题2。
图1-4 寄存器A原理图思考题2：数据从D端传送到Q端，相应的控制端如何设置？3、CPTH模型机上，寄存器组R0～R3的电路组成如图1-5所示。
在proteus平台上运行电路：寄存器_3。
DSN，回答思考题3。
图1—5 寄存器组R0~R3 原理图74LS139是2—4线译码器，由A、B两个输入端选择控制4个输出端Y0～Y3，使能端E低电平有效，允许译码输出。
74HC32是或门，两个输入端同时为低电平，输出为低电平.具体的控制方式见表1-2。
计组实验报告(模板)
大学计算机科学与工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目：简单模型机的组成与程序运行姓名：班级：学号：指导教师：1. 任务描述1.1题目名称简单模型机的组成与程序运行1.2设计要求基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个复杂（简单）计算机整机系统----模型机，分析其工作原理。
2. 设计设备PC 机一台，TD-CMA 实验系统一套。
3. 设计原理和方法3.1数据格式模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，8 位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是：0≤X≤2^8－1。
3.2指令设计模型机设计三大类指令共十条，其中包括运算类指令、控制转移类指令，数据传送类指令。
运算类指令包含三种运算，算术运算、逻辑运算和移位运算，设计有2条运算类指令，分别为：AND、DEC，所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。
控制转移类指令有3条HLT、JMP、BZC，用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP 和BZC 为双字节指令。
数据传送类指令有IN、OUT、MOV、LDI、LAD、STA 共5条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，均为双字节指令。
3.3指令格式所有单字节指令（AND、DEC、HLT ）格式如表3.3-1所示：表3.3-1其中，OP-CODE 为操作码，RS 为源寄存器，RD 为目的寄存器，并规定如表3.3-2所示：表3.3-2IN 和 OUT 的指令格式为如表3.3-3所示：表3.3-3系统设计五种数据寻址方式，即立即、直接、间接、变址和相对寻址，LDI 指令为立即寻址，LAD、STA、JMP 和BZC 指令均具备直接、间接、变址和相对寻址能力。
LDI 的指令格式如下，第一字节同前一样，第二字节为立即数，如表3.3-4所示：表3.3-4LAD、STA、JMP和BZC指令格式如表3.3-5所示：表3.3-5其中 M 为寻址模式，具体如表3.3-6所示，以 R2 做为变址寄存器 RI。
计算机组成原理 实验报告
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XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。
置S3、S2、S1、S0和Cn的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、
S0为0010加法运算。
如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果（软件使用说明
请看附录一），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器
实验的数据通路图，如图1-1-6所示。进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图
会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单节拍】”，其作
用相当于将时序单元的状态开关KK2置为‘单拍’档后按动了一次ST按钮，数据通路图也会反
映当前运算器所做的操作。
重复上述操作，并完成表1-1-2。然后改变A、B的值，验证FC、FZ的锁存功能。
计算机组成原理实验报告
实验一 基本运算器实验
一、
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、
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。
《计算机组成原理》实验1寄存器试验,2运算器试验
实验指导书课程：计算机组成原理实验教师：班级：第一章系统概述1.1 实验系统组成第二章基础模块实验实验一寄存器实验实验目的：熟悉试验仪各部分功能。
掌握寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验内容：利用实验仪开关区上的开关sk23-sk16提供数据，其它开关做为控制信号，将数据通过DBUS写入OUT 寄存器，并将OUT寄存器的内容送往扩展区通过数码管和发光二极管显示。
实验原理：实验箱用74HC273 来构成寄存器。
（1）74HC273的功能如下：（2）实验箱中74HC273的连接方式：（3）实验逻辑框图12、打开实验仪电源，按CON单元的nRST按键，系统复位；如果EXEC键上方指示灯不亮，请按一次EXEC键，点亮指示灯，表示实验仪在运行状态。
3、利用开关和控制信号将数据通过DBUS写入OUT寄存器，并将OUT寄存器的内容送往扩展区通过数码管和发光二极管显示。
并写出将数据5FH写入OUT寄存器的操作过程。
实验二运算器实验实验目的：了解运算器的组成结构；掌握运算器的工作原理和控制方法。
实验内容：利用实验仪提供的运算器，通过开关提供数据信号，将数据写入寄存器A和寄存器B，并用开关控制ALU的运算方式，验证运算器的功能。
实验原理：（1）实验逻辑框图：信号说明：IN0~IN7：ALU数据输入信号ALU_D0~ALU_D7：ALU数据输出信号：寄存器A写信号，低电平有效。
当T1节拍信号到来，该信号有效时，IN0~IN7数据可以写入寄存器A。
：寄存器B写信号，低电平有效。
当T2节拍信号到来，该信号有效时，IN0~IN7数据可以写入寄存器B。
：ALU计算结果读出信号，当T3节拍信号到来，该信号有效时，ALU计算结果送往ALU_D0~ALU_D7。
S3~S0,CN_I：ALU运算控制信号，控制ALU的运算方法。
T1,T2,T3：三个节拍信号，高电平有效，由con区的uSTEP按键控制，在运行状态时，依次按下uSTEP 键会依次发出T1、T2、T3节拍。
计算机组成原理实验报告3
计算机组成原理实验报告3上海⼤学计算机组成原理实验报告三姓名：学号：座位号：上课时间：教师：报告成绩：⼀．实验⽬的1. 读出系统已有的微指令，并理解其含义。
2. 设计并实现微指令系统。
⼆．实验原理1.微指令构造①译码器：前两次实验的每⼀项操作都是通过⼈⼯设置电键ki的位置——Ki编码，然后给出⼀个CK脉冲来完成。
如果有⼀个器件能给出对应与每个操作的ki编码，这个器件就可以代替我们来为操作译码——产⽣控制信号，这个器件就是指令译码器，也叫控制器。
常见的控制器有两种：⽤组合逻辑电路实现控制信号的逻辑电路结构和⽤存储器实现控制信号的微程序结构。
前者将在《在系统编程技术及应⽤》课程中学习。
这⾥学习后者。
②微指令：把⼀个操作的控制总线编码放在⼀个存储单元中，同时给出调⽤这个单元的⽅法（例如：这个单元的地址），则对使⽤者⽽⾔，这个调⽤⽅法等价于控制总线编码本⾝，⼆者都称为微指令（不同场合具体指向不同或没有区别）。
对于操作：“ACH送⼊寄存器A”有ki编码：1111 11110，假定将其存⼊⼀个地址为F3H的随意选取的存储器单元中，且可以⽤“读F3”的⽅式取出这个内容并送上控制总线，则“读F3”和1111 11110是这个操作的微指令，这两个表达形式等价。
③操作序列的形式化表述：同理：把操作“BDH送⼊寄存器W”的ki编码1111 11101存⼊随意选取的FDH地址单元；操作“A－W”的ki编码1111 00111存⼊随意选取的B2H地址单元；操作“直通门D的内容送OUT寄存器”的编码0100 111111存⼊DCH地址单元。
④实验箱的微指令系统：制造⼚的⼯程师根据这个实验箱的功能、部件数量、必须的基本操作等要求，给它安排了24条控制线——控制总线宽度为24。
相应地，每条微指令有24位、微程序存储器的每个地址也必须是24位的存储单元。
于是⼚家把3⽚8位存储器的对应地址并接在⼀起，构成⼀个24位的存储器。
具体连接见下图1。
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 --------------------------------
计算机组成原理实验报告(4个)
上海建桥学院本科实验报告课程名称：计算机组成原理学号：姓名：专业：班级：指导教师：课内实验目录及成绩序号实验名称页码成绩1 八位算术逻辑运算 12 静态随机存取存储器实验63 数据通路114 微程序控制器的实现16总成绩信息技术学院2014年03 月20 日上海建桥学院实验报告课程名称：计算机组成原理实验类型：验证型实验项目名称：八位算术逻辑运算实验地点：实验日期：年月日一、实验目的和要求1、掌握运算器的基本组成结构；2、掌握运算器的工作原理。
二、实验原理和内容实验采用的运算器数据通路如图1-1所示，ALU逻辑功能表如表1-1所示。
图1-1运算器原理图ALU部件由一片 CPLD实现，内部含有三个独立的运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件。
输入数据IN[7..0]（由插座JP22引出）通过拨动开关sK7..sK0产生（开关由插座JP97引出）。
数据存于暂存器A或暂存器 B中（暂存器A和B的数据可在 LED灯上实时显示），三个部件可同时接受来自暂存器 A和 B的数据。
各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN_I来决定（S3…S0由插座JP18引出；CN_I由插座JP19引出），可通过拨动开关sK23..sK20和sK12设置(开关由插座JP89、JP19引出)。
运算结果由三选一多路开关选择，任何时候，多路开关只选择三个部件中的一个部件的运算结果作为ALU的输出。
ALU的输出ALU_D7..ALU_D0通过三态门74LS245送至CPU内部数据总线（iDBus）上(由插座JP25引出)，并通过扩展区单元的的二位数码管和DS94..DS101LED灯显示（LED灯由插座JP62引出）。
如果运算影响进位标志FC、零标志FZ、正负标志FS，则在T3状态的下降沿，相应状态分别锁存到FC、FZ、FS触发器中，实验仪设有LED灯显示各标志位状态。
操作控制信号wA（允许写暂存器A）、wB(允许写暂存器B）、rALU(允许ALU结果输出到内部数据总线（iDBus）上)由JP19引出，都为低电平有效，实验时可通过连接开关sK15..sK13设置(开关由插座JP92引出)。
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 K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制电路。
连线 信号孔 接入孔 作用有效电平 1 DRCK CLOCK单元手动实验状态的时钟来源上升沿打入 2 X2 K10(M10) 源部件译码输入端X2 三八译码 八中选一 低电平有效3 X1 K9(M9) 源部件译码输入端X14 X0 K8(M8) 源部件译码输入端X05 XP K7(M7)源部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址6 SI K20(M20) 源寄存器地址：0=CX ，1=DX7 RWR K18(M18) 通用寄存器写使能低电平有效8 DI K17(M17) 目标寄存器地址：0=CX ，1=DX9OPK16(M16) 目标部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址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”目的编码目标使能通用寄存器目的编址功能说明 RW(K18) DI(K17) OP(K16) T0 0 0↑ R0写 0 0 1 ↑ R1写 0 1 0 ↑ R2写 011↑R3写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。
计算机组成原理实验报告模板
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一、实验目的及要求
本次上机实践所涉及并要求掌握的知识点。
二、实验环境
本次实践所使用的平台。
三、实验内容
上机实践内容等。
四、原理及实验步骤
用框图或电路图说明实验原理，并说明实验步骤
五、调试过程及实验结果
详细记录程序在调试过程中出现的问题及解决方法。
记录程序执行的结果。
六、总结
对上机实践结果进行分析，问题回答，上机的心得体会及改进意见。
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计算机组成原理验模板————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：课程名称 计算机组成原理 院 别 计算机学院 专 业年 级 2011级 学 号 学生姓名 指导教师学 期 2012-2013学年第1学期计算机组成原理实验报告实验一运算器实验：算术逻辑运算实验一、实验目的与要求：1、了解运算器的组成结构；2、掌握算术逻辑运算器的工作原理；3、掌握简单运算器的数据传送通道；4、验算由74LS181等组合逻辑组成的运算发生器的组合功能；二、实验设备TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三、实验原理图1 运算器数据通路图实验中所用的运算器数据通路图如上图所示。
图中所示的是由两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8 位字长的运算器。
右方为低4 位运算芯片，左方为高4 位运算芯片。
低位芯片的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低4 位运算产生的进位送进高4位运算中。
低位芯片的进位输入端Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平见下表。
表1 74LS181逻辑功能表为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。
要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。
当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。
为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。
若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。
否则输出高阻态。
数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。
其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。
总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。
控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。
由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STA TE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。
在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。
S3、S2、S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCH UNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。
对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向DR1、DR2 工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。
四、实验内容1、输入数据通过三态门74LS245后送往数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。
2、向DR1（或DR2）中置数，经ALU直传后，经过三态门245送入数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。
3、将输入DR1和DR2中的两个数进行算术逻辑运算，验证ALU的功能，结果在数据显示灯和数码显示管LED上显示。
五、实验步骤1．按图2连接实验电路并检查无误。
图中需要连接的信号线已用小圆圈标明。
图2 总线数据显示连线图2．开电源开关。
3．用输入开关向暂存器DR1 置数65H。
①拨动输入开关形成二进制数01100101（或其它数值）。
（数据显示灯亮为0，灭为1）。
②使SWITCH UNIT 单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。
③按动微动开关KK2，则将二进制数01100101 置入DR1 中。
4．用输入开关向暂存器DR2 置数A7H。
①拨动输入开关形成二进制数10100111（或其它数值）。
②SW-B=0、ALU-B=1 保持不变，改变LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2=1。
③按动微动开关KK2，则将二进制数10100111 置入DR2 中。
5．检验DR1 和DR2 中存的数是否正确。
①关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开ALU输出三态门（ALU-B=0），并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。
②置S3、S2、S1、S0 、M 为1 1 1 1 1，总线显示灯则显示DR1 中的数。
③置S3、S2、S1、S0 、M 为1 0 1 0 1，总线显示灯则显示DR2 中的数。
6．改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。
①SW-B=1、ALU-B=0 保持不变。
②按表2-2 置S3、S2、S1、S0 、M、Cn 的数值，并观察总线显示灯显示的结果。
例如：置S3、S2、S1、S0 、M、Cn 为 1 0 0 1 0 1，运算器作加法运算。
置S3、S2、S1、S0 、M、Cn 为0 1 1 0 0 0，运算器作减法运算。
7．验证74LS181 的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）在给定DR1=65、DR2=A7 的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表2中，并和理论分析进行比较、验证。
六、实验结果DR1DR2S3 S2 S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1无进位Cn=0有进位65 65 65A7A7A700000001001000110100010101100111F=（65）F=（E7）F=（7D）F=（FF ）F=（A5）F=（27 ）F=（BD ）F=（3F ）F=（66）F=（E8）F=（7E）F=（0 0）F=（A6 ）F=（28 ）F=（BE ）F=（40 ）F=（9A）F=（18）F=（82）F=（00 ）F=（DA ）F=（58 ）F=（C2 ）F=（40 ）1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 F=（8A ）F=（0C ）F=（A2 ）F=（24 ）F=（CA ）F=（4C ）F=（E2）F=（64 ）F=（8B ）F=（0D ）F=（A3 ）F=（25 ）F=（CB ）F=（4D ）F=（E3 ）F=（65 ）F=（BF ）F=（3D ）F=（A7 ）F=（25 ）F=（FF）F=（7D ）F=（E7 ）F=（65 ）七、实验结论表2中的实验结果与按照表1的逻辑功能理论计算的结果相同，验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。
这说明按照图1设计的运算器是能够完成我们要求的功能的，其设计是正确的。
八、问题及讨论1、检验DR1 和DR2 中存的数是否正确时，发现两个寄存器都是同一个数。
仔细想了一下，发现都是存入寄存器DR2的数A7H。
于是判断应该是因为向DR2打入数据时没有把DR1的控制端LDDR1关闭，导致A7H在存入DR2的同时也存入了DR1，覆盖了原来的数65H。
（其它根据各人实验情况具体填写）九、实验心得通过本次试验，我最大的心得就是做实验前一定要明白实验的原理，这样才能够在实验中一步一步将实验的结果与理论值的对照，当出现问题时才能够有依据地进行判断排错。
实验中接线要有耐心，不要接错、接反。
经过本次试验我这次做的实验还算是比较成功的,因为我掌握了算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理,并熟悉了怎样输入输出数据和验算由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能等实验步骤和要求.同时也在不知不觉中提高了动手能力和独立分析思考问题、解决问题的能力。
思考题：1.在运算器数据通路图中，DR1，DR2连接到74LS181是为什么要交叉？答：为了让DR1中数据的高四位和DR2中数据的高四位输入到同一块74SL181中进行运算，与此同时让DR1中数据的低四位和DR2中数据的低四位输入到另一块74SL181中进行运算；之后两块74SL181得到的数据就分别为高四位、第四位的和，到达总线的数据正好为DR1和DR2中数据进行运算后的结果！2.两个4位74LS181是如何构成8位的ALU的？答：本实验中两片74LS181（每片4位）以串行方式构成字长为8为的运算器；如图所示：3.“+”和“加”的区别是什么？答：“+”只是一个字符，而“加”代表一种运算，即加法运算。
4.数据输入DR1，DR2时控制有何限制？答：要使数据只输入DR1中，则LDDR1必须置为高电平同时LDDR2要置为低电平，之后再给DR1来一个T4脉冲，让总线上的数据进入DR1上。
即要让数据进入哪个数据缓冲寄存器就要开启该寄存器，同时使其他寄存器处于关闭状态。
5.运算器是如何完成不同的功能的？怎么控制它？答：根据所要求的功能，写出其逻辑表达式，之后根据逻辑表达式运用与门，或门，非门，异或，同或门等逻辑部件画出电路图，最后根据电路图做出实际电路。
74181ALU有两种工作方式，对正逻辑操作来说，算术运算称正逻辑操作，对于负逻辑操作数来说，正好相反。
由于S0－S3有16种状态组合，因此对正逻辑输入与输出而言，有16种算术运算功能和16种逻辑算术功能。
分别可以通过控制S0－S3和M的值来控制运算器的功能。