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：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。
计算机组成实验报告
计算机组成实验报告计算机组成实验报告(共3篇)篇一：《计算机组成与结构》实验报告11 .实验目的：1)．学习和了解TEC-2000 十六位机监控命令的用法；2)．学习和了解TEC-2000 十六位机的指令系统；3)．学习简单的TEC-2000 十六位机汇编程序设计；2.实验内容：1)．使用监控程序的R 命令显示/修改寄存器内容、D 命令显示存储器内容、E 命令修改存储器内容；2)．使用 A 命令写一小段汇编程序，U 命令反汇编刚输入的程序，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；3、实验步骤1)．关闭电源，将大板上的COM1 口与PC 机的串口相连；2)．接通电源，在PC 机上运行PCEC.EXE 文件，设置所用PC 机的串口为“1”或“2”, 其它的设置一般不用改动,直接回车即可；3)．置控制开关为00101（连续、内存读指令、组合逻辑、16 位、联机），开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0”，“X”表示任意。
其它实验相同；4)．按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键，主机上显示：TEC-2000 CRT MONITOR Version 1.0 April 2001Computer Architectur Lab.，Tsinghua University Programmed by He Jia >5)．用R 命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容a.在命令行提示符状态下输入：R↙；显示寄存器的内容图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看b.在命令行提示符状态下输入：R R0↙；修改寄存器R0 的内容，被修改的寄存器与所赋值之间可以无空格,也可有一个或数个空格主机显示:寄存器原值:_在该提示符下输入新的值,再用R 命令显示寄存器内容，则R0 的内容变为0036。
图片已关闭显示，点此查看6)．用D 命令显示存储器内容在命令行提示符状态下输入：D 2000↙会显示从2000H 地址开始的连续128 个字的内容；连续使用不带参数的 D 命令，起始地址会自动加128（即80H）。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验目的，通过本次实验，深入了解计算机组成原理的相关知识，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理。
实验一，逻辑门电路实验。
在本次实验中，我们学习了逻辑门电路的基本原理和实现方法。
逻辑门电路是计算机中最基本的组成部分，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算，如与门、或门、非门等。
在实验中，我们通过搭建逻辑门电路并进行实际操作，深入理解了逻辑门的工作原理和逻辑运算的实现过程。
实验二，寄存器和计数器实验。
在本次实验中，我们学习了寄存器和计数器的原理和应用。
寄存器是计算机中用于存储数据的重要部件，而计数器则用于实现计数功能。
通过实验操作，我们深入了解了寄存器和计数器的内部结构和工作原理，掌握了它们在计算机中的应用方法。
实验三，存储器实验。
在实验三中，我们学习了存储器的原理和分类，了解了不同类型的存储器在计算机中的作用和应用。
通过实验操作，我们进一步加深了对存储器的认识，掌握了存储器的读写操作和数据传输原理。
实验四，指令系统实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的指令系统，了解了指令的格式和执行过程。
通过实验操作，我们掌握了指令的编写和执行方法，加深了对指令系统的理解和应用。
实验五，CPU实验。
在实验五中，我们深入了解了计算机的中央处理器（CPU）的工作原理和结构。
通过实验操作，我们学习了CPU的各个部件的功能和相互之间的协作关系，掌握了CPU的工作过程和运行原理。
实验六，总线实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的总线结构和工作原理。
通过实验操作，我们了解了总线的分类和各种总线的功能，掌握了总线的数据传输方式和时序控制方法。
结论：通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理的相关知识，掌握了计算机硬件的基本组成和工作原理。
通过实验操作，我们加深了对逻辑门电路、寄存器、计数器、存储器、指令系统、CPU和总线的理解，为进一步学习和研究计算机组成原理奠定了坚实的基础。
希望通过不断的实践和学习，能够更深入地理解和应用计算机组成原理的知识。
《计算机组成原理》实验报告一
《计算机组成原理》实验报告一一、实验目的:编写程序、上机调试、运行程序是进一步学习和掌握汇编语言程序设计的必要手段。
通过本次实验, 学习、掌握运行汇编程序的相关知识。
1、二、实验内容:2、熟悉实验用微机的软、硬件配置（1）硬件: Intel Celeron 500GHz CPU、128M内存（8M作共享显存）、intel810芯片主板、集成i752显卡、maxtro20G硬盘、ps/2接口鼠标、PS/2接口键盘。
（2）软件:DOS 操作系统Windows98 seMASM汇编语言程序3、熟悉运行汇编语言所需的应用程序汇编程序使MASM连接程序使用LINK程序调试程序使用DEBUG程序4、熟悉汇编语言源程序上机操作过程（1）编辑源文件(选择可使用的文本编辑器)（2）汇编源程序文件（3）连接目标文件（4）运行可执行文件5、汇编操作举例用edit编辑myprog.asm文件；（见下图）用MASM.exe编译myprog.asm生成myprog.obj文件；C:\masm\bin> masm.exe由图中可以看出:0 个警告错误0个严格错误汇编通过, 生成mygrog.obj目标文件（如果有严格错误, 汇编不能通过, 必须返回编辑状态更改程序。
）用link.exe命令链接myhprog.obj生成myprog.exe文件！C:\masm\bin> link.exeC:\masm\bin> myprog.exe运行程序结果为:屏幕显示“Hi! This is a dollar sign terminated string.”三、实验总结:1.可以在DOS或Windows状态编辑汇编源程序2.可以使用EDIT 或记事本编辑汇编源程序, 源程序必须以.asm为扩展名。
在记事本中保存文件时, 可以加双引号“myprog.asm”,文件名就不会出现myprog.asm.txt的错误3.熟悉相关的DOS 命令cd 进入子目录mkdir 建立子目录xcopy *.* /s 拷贝当前目录下所有文件及子目录format a: 格式化A盘4.在Windows 系统下运行汇编程序, 有时会有问题, 建议大家熟悉DOS命令,DOS编辑工具, 在DOS状态下运行汇编程序。
计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验
实验四存储系统设计实验一、实验目的本实训项目帮助大家理解计算机中重要部件—存储器，要求同学们掌握存储扩展的基本方法，能设计MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器。
能够利用所学习的cache 的基本原理设计直接相联、全相联，组相联映射的硬件cache。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、汉字字库存储芯片扩展设计实验1)设计原理该实验本质上是8个16K×32b 的ROM 存储系统。
现在需要把其中一个（1 号）16K×32b 的ROM 芯片用4个4K×32b 的芯片来替代，实际上就是存储器的字扩展问题。
a) 需要4 片4个4K×32b 芯片才可以扩展成16K×32b 的芯片。
b) 目标芯片16K个地址，地址线共14 条，备用芯片12 条地址线，高两位（分线器分开）用作片选，可以接到2-4 译码器的输入端。
c) 低12 位地址直接连4K×32b 的ROM 芯片的地址线。
4个芯片的32 位输出直接连到D1，因为同时只有一个芯片工作，因此不会冲突。
芯片内数据如何分配：a) 16K×32b 的ROM 的内部各自存储16K个地址，每个地址里存放4个字节数据。
地址范围都一样：0x0000～0x3FFF。
b) 4个4K×32b 的ROM，地址范围分别是也都一样：0x000～0xFFF，每个共有4K个地址，现在需要把16K×32b 的ROM 中的数据按照顺序每4个为一组分为三组，分别放到4个4K×32b 的ROM 中去。
HZK16_1 .txt 中的1～4096个数据放到0 号4K 的ROM 中，4097～8192 个数据放到 1 号4K 的ROM 中，8193～12288 个数据放到2 号4K 的ROM 中，12289～16384个数据放到3 号4K 的ROM 中。
c) 注意实际给的16K 数据，倒数第二个4K（8193～12288 个数据）中部分是0，最后4K（12289～16384 数据）全都是0。
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报告
计算机组成原理实验报告实验一静态随机存取存贮器实验一.实验目的介绍静态随机存取存贮器的工作原理；掌控读取存贮器的方法。
二.实验内容实验仪的存贮器mem单元采用一片静态存贮器6116（2k×8bit）存放程序和数据。
ce：片选信号线，低电平有效，实验仪已将该管脚接地。
oe：读信号线，低电平有效。
we：写信号线，低电平有效。
a0..a10:地址信号线。
i/o0..i/o7:数据信号线。
ceoewe功能1××不选上6116001读010写下000不确认sram6116功能表存贮器挂在cpu的总线上，cpu通过读写控制逻辑，控制mem的读写。
实验中的读写控制逻辑如下图：读取掌控逻辑m_ni/o用来选择对mem还是i/o读写，m_ni/o=1，选择存贮器mem；m_ni/o=0，选择i/o设备。
nrd=0为读操作；nwr=0为写操作。
对mem、i/o的写脉冲宽度与t2一致；读脉冲宽度与t2+t3一致，t2、t3由con单元提供。
存贮器实验原理图存贮器数据信号线与数据总线dbus相连；地址信号线与地址总线abus相连，6116的高三位地址a10..a8接地，所以其实际容量为256字节。
数据总线dbus、地址总线abus、掌控总线cbus与拓展区单元相连，拓展区单元的数码管、发光二极管上表明对应的数据。
in单元通过一片74hc245(三态门)，连接到内部数据总线idbus上，分时提供地址、数据。
mar由锁存器（74hc574，锁存写入的地址数据）、三态门（74hc245、控制锁存器中的地址数据是否输出到地址总线上）、8个发光二极管（显示锁存器中的地址数据）组成。
t2、t3由con单元提供更多，按一次con单元的ustep键，时序单元收到t1信号；按一次ustep键，时序单元收到t2信号；按一次ustep键，时序单元收到t3信号；再按一次ustep键，时序单元又收到t1信号，……按一次step键，相当于按了三次ustep键，依次发出t1、t2、t3信号。
机综实验报告
一、实验模块计算机组成原理实验二、实验标题计算机组成原理实验报告三、实验内容本次实验主要围绕计算机组成原理展开，通过实际操作和理论分析，加深对计算机硬件组成和工作原理的理解。
四、实验目的1. 理解计算机硬件的基本组成，包括CPU、内存、I/O接口等。
2. 掌握计算机各组成部分之间的数据传输和通信方式。
3. 了解计算机的基本工作原理，包括指令的执行过程和中断处理等。
4. 通过实验，提高动手能力和问题解决能力。
五、实验环境实验地点：学校机房实验设备：计算机组成原理实验箱（EL-JY-II型）实验软件：相关实验软件六、实验步骤及实验结果1. CPU实验（1）实验连线：将CPU、内存、I/O接口等设备按照实验要求进行连接。
（2）写数据：向内存写入数据，通过CPU读取数据并输出。
（3）实验结果：观察数据是否正确传输，分析CPU的工作原理。
2. 内存实验（1）实验连线：将内存与CPU、I/O接口等设备连接。
（2）往存储器写数据：向内存写入数据。
（3）从存储器读数据：从内存读取数据，观察数据是否正确。
（4）实验结果：分析内存的工作原理，验证内存读写功能。
3. I/O接口实验（1）实验连线：将I/O接口与CPU、内存等设备连接。
（2）实验步骤：通过I/O接口进行数据传输。
（3）实验结果：观察数据是否正确传输，分析I/O接口的工作原理。
4. 中断实验（1）实验连线：将中断设备与CPU、内存等设备连接。
（2）实验步骤：模拟中断发生，观察CPU如何响应中断。
（3）实验结果：分析中断处理过程，理解中断在计算机中的作用。
七、实验结果的分析与总结1. 通过本次实验，我们深入了解了计算机硬件的基本组成和工作原理，掌握了CPU、内存、I/O接口等设备的工作方式。
2. 实验过程中，我们学会了如何进行实验连线、数据传输和中断处理等操作，提高了动手能力和问题解决能力。
3. 实验结果表明，计算机硬件各部分之间协同工作，共同完成指令的执行和数据的处理。
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。
计算机组成原理实验
计算机组成原理实验计算机组成原理实验报告1. 引言计算机组成原理实验是计算机类专业学生进行的重要实践课程之一。
通过实验，学生可以深入了解计算机系统的各个组成部分以及它们的功能和工作原理。
2. 实验目的本次实验的主要目的是探究计算机中的主要组成部分，包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备以及硬盘等，并了解它们的相互连接与调度方式。
3. 实验装置和材料本实验使用了一台计算机，配备有Intel Core i7处理器、8GB 内存和500GB硬盘。
实验中还使用了键盘、鼠标和显示器等输入输出设备。
4. 实验过程及结果4.1 CPU实验在这个实验中，我们通过编写汇编语言程序来实现简单的数值运算。
实验结果显示，CPU能够根据程序逐条执行指令，并正确计算出结果。
4.2 内存实验通过编写C语言程序，我们对内存进行读写操作。
实验结果显示，内存可以正确存储和读取数据，并且能够保持数据的一致性。
4.3 输入输出设备实验在这个实验中，我们测试了键盘和鼠标的输入功能以及显示器的输出功能。
实验结果显示，输入设备能够正确识别用户的输入，而输出设备能够正确显示结果。
4.4 硬盘实验通过读写文件的操作，我们测试了硬盘的存储和检索功能。
实验结果显示，硬盘能够正确存储和读取文件，并且能够在短时间内进行大量的数据传输。
5. 结论通过本次实验，我们深入了解了计算机系统的各个组成部分以及它们的功能和工作原理。
实验结果表明，计算机的各个组件能够正常工作，并且能够协同工作以完成复杂的任务。
6. 参考文献[1] 《计算机组成原理实验指导书》[2] Smith, J.E., & Jones, P. 《Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface》. Morgan Kaufmann, 2014.。
计算机组成原理实验报告
1、根据实验方案框图，调用PC模块，选用适当元器件，画出实验电路逻辑图，并组装成电路。
2、在电路上实现下列手动单功能操作，（控制信息可用电平开关输出电平）。
→ 、
→RAM
RAM→Bus
→
设计提示：
1、利用实验箱中提供的总线接口搭接总线结构，各器件再分别挂到总线上。
2、用一片74LS273作为存贮器的地址寄存器。
一、实验目的
1、了解总线的工作原理
2、掌握总线的传送技术
3、熟悉建立总线的器件特性
二、实验内容
1、根据图2-2所示的实验方案，如果要通过“输出显示”观察到“RAM地址寄存器（AR）”中的数据，请选用适当元器件设计实现。画出实验电路逻辑图，并组装成电路。
2、在设计的电路上实现下列手动单功能操作，并写出操作步骤：
从图中可看出，地址信息及数据信息都是通过同一组数据开关经三态传输门挂上总线，再发送相应的部件的。要区分送入总线的信息是地址还是数据，可以通过对操作时序的控制来实现，本实验由于地址值及内容数据都是通过数据开关人工加载的，因此区分总线上的地址和数据信息也就是人为地操作总线上的某些芯片，打入或读出信息。
图2-2总线传送技术实验方案（例）
图3-2 1k×8位的M2114
五、实验步骤
按照实验内容设计并连接电路，
对单个存贮器地址的写操作如下：
1、 =1，CS=1
2、 =0
3、输入端D3D2D1D0输入地址（0H~15H），打入MAR
4、输入端D3D2D1D0输入数据
5、W/R=0
6、CS=1→0→1
7、返回3，写下一个数据
读操作如下：
1、 =1，CS=1
图1-6简单的节拍脉冲发生器一周期的波形
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
计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告引言：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程之一，通过实验可以更好地理解和掌握计算机的组成原理。
本篇实验报告将介绍我们在计算机组成原理实验中所进行的实验内容和实验结果。
实验一：逻辑门电路设计在这个实验中，我们学习了逻辑门电路的设计和实现。
通过使用门电路，我们可以实现与门、或门、非门等基本逻辑运算。
我们首先学习了逻辑门电路的真值表和逻辑代数的基本运算规则，然后根据实验要求，使用逻辑门电路设计了一个简单的加法器电路，并通过仿真软件进行了验证。
实验结果表明，我们设计的加法器电路能够正确地进行二进制数的加法运算。
实验二：数字逻辑电路实现在这个实验中，我们进一步学习了数字逻辑电路的实现。
通过使用多路选择器、触发器等数字逻辑元件，我们可以实现更复杂的逻辑功能。
我们首先学习了多路选择器的原理和使用方法，然后根据实验要求，设计了一个4位二进制加法器电路，并通过数字逻辑实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的4位二进制加法器能够正确地进行二进制数的加法运算。
实验三：存储器设计与实现在这个实验中，我们学习了存储器的设计和实现。
存储器是计算机中用于存储和读取数据的重要组成部分。
我们首先学习了存储器的基本原理和组成结构，然后根据实验要求，设计了一个简单的8位存储器电路，并通过实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的8位存储器能够正确地存储和读取数据。
实验四：计算机硬件系统设计与实现在这个实验中，我们学习了计算机硬件系统的设计和实现。
计算机硬件系统是计算机的核心部分，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。
我们首先学习了计算机硬件系统的基本原理和组成结构，然后根据实验要求，设计了一个简单的计算机硬件系统，并通过实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的计算机硬件系统能够正确地进行指令的执行和数据的处理。
结论：通过这些实验，我们深入学习了计算机组成原理的相关知识，并通过实践掌握了计算机组成原理的基本原理和实现方法。
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报告
1. 寄存器五、实验总结按照实验要求进行连接和操作,对通用寄存器组进行了数据的写入和读出,两组数据完全对照，得到了预期效果，说明了存入数据的正确性,在整个过程中也对寄存器组的构成和硬件电路有了更深层次的理解。
2. 运算器五、实验总结基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区,学会何时操作各种开关、按键。
最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的3。
存储器五、实验总结按照实验要求连接器材设备元件，按照给定步骤进行实验操作.通过向静态RAM中写入数据并读出数据，在INPUT单元输入数并存入地址寄存器，再向相应的地址单元存入数,验证读出数据时,只需再INPUT单元输入想要读出单元的地址，再通过片选端CE读出存储单元内的数据，其中We=0是控制写端，WE=1控制读,CE低电平有效。
实验过程遇到一些问题，对实验内容不是很熟，有待提高。
4. CPU与简单模型机设计实验一、实验目的(1) 掌握一个简单CPU的组成原理.（2）在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机。
(3）为其定义五条机器指令，编写相应的微程序,并上机调试掌握整机概念.二、实验设备PC机一台，TD—CMA实验系统一套。
三、实验原理本实验要实现一个简单的CPU，并且在此CPU的基础上，继续构建一个简单的模型计算机。
CPU 由运算器(ALU）、微程序控制器(MC）、通用寄存器（R0）,指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR)组成,如图5-1—1 所示。
这个CPU 在写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能，但是机器指令一般存放在主存当中，CPU 必须和主存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。
计算机组成原理实验报告4
计算机组成原理实验报告实验项目存储器一、实验目的：1)理解计算机主存储器的分类及作用。
2)掌握TEC-CA实验台上的存储器器件的工作原理及读写方法。
二、实验原理：在TEC-CA开放式CPU实验教学系统实验台上，有2片静态存储器器件HM6116。
HM6116有8位数据总线和11位地址总线。
2片HM6116构成了2k X 16bits的静态存储器，与FPGA-CPU一起构成了能够运行测试程序的计算机。
图6-41是FPGA-CPU和2片HM6116连接示意图。
对于FPGA-CPU来说，实验台上的2片HM6116的CS是接地的，因此不需要对它们的CS 进行控制。
FPGA-CPU产生的16位存储器地址A15—A0只有11位地址A10—A0送往2片HM6116，其余5位地址A15—A11没有使用。
FPGA-CPU的16位存储器数据总线D15—D0和2片HM6116相连，1片HM6116的I/O7—I/O0接D7—D0，另1片HM6116的I/O7—I/O0接D15—D8。
FPGA-CPU 输出的存储器控制信号FWR直接送2片HM6116的WE；FWR在实验台经过一个反相器反相后送2片HM6116的OE。
因此FPGA-CPU只要在存储器地址总线A10—A0设置好地址，在数据总线D15—D0上送出被写数据，然后在FWR上产生一个负脉冲，就能将数据写入指定的存储器单元；只要在存储器地址总线A10—A0设置好地址，然后使FWR为高电平，就能在数据总线D15—D0上接收到从指定的存储器单元读出的数据。
三、实验步骤：（1）实验台设置成FPGA-CPU附加外部RAM运行模式“011”。
该调试模式要能够实现模拟FPGA-CPU对实验台存储器的存数、取数功能。
即REGSEL = 0、CLKSEL = 1、FDSEL = 1。
使用实验台上的单脉冲，即STEP_CLK短路子短接，短路子RUN_CLK断开。
由于当FDSEL=0时，指示灯D15—D0显示的是开关SD15—SD0的值，因此开关FDSEL必须为1。
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。
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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。
图2-3-1运算器数据通路图中AWR、BWR在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的脉冲把总线上的数据打入，实现运算源寄存器A、暂存器B的写入操作。
四、实验内容1.运算器功能编码表2.3.1 ALU运算器编码表算术运算逻辑运算K15 K13 K12 K11功能K15 K13 K12 K11功能M S2 S1 S0 M S2 S1 S00 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 B 0 0 0 1 A—B—C 1 0 0 1 /A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1 0 0 1 1 RRC 1 0 1 1 A=02.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。
表2.3.2 运算实验电路搭接表示例1 算术运算1.运算源寄存器写流程通过I/O单元“S7~S0”开关向累加器A和暂存器B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读A、B。
3.加法与减法运算令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），为算术加，FUN及总线单元显示A+B的结果令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），为算术减，FUN及总线单元显示A－B的结果。
示例2 逻辑运算1.运算源寄存器写流程通过“I/O输入输出单元”开关向寄存器A和B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=A，即A内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=B，即B内容送到数据总线。
3.逻辑运算令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1101），为逻辑与，FUN及总线显示A逻辑与B的结果。
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1100），为逻辑或，FUN及总线显示A逻辑或B的结果。
示例3 移位运算(1)A寄存器置数拨动“I/O(2)A完成上流程的操作后，按表2.3.3改变K13、K11的状态，再按动【单拍】钮，观察A 的变化。
①当K13 K11=11，每按一次【单拍】钮，A右移一位。
②当K13 K11=10，每按一次【单拍】钮，A左移一位。
③当K13 K11=01，每按一次【单拍】钮，A带进位右移一位。
④当K13 K11=00，每按一次【单拍】钮，A带进位左移一位。
实验思考：验证表2.3 .1 ALU运算器编码表所列的运算功能。
在给定A=55h、B=77h的情况下，K23~K0置“1”，改变运算器的功能设置位M S2 S1 S0（K15 K13~K11），观察运算器的输出，填入下页表格中，并和理论分析进行比较、验证。
表2.3.4ALU运算器真值表五、实验心得这个实现让我掌握了八位运算器的数据传输格式，并且验证运算功能发生器及进位控制的组合功能，顺利的完成了算术、逻辑、移位运算的实验，熟悉了ALU运算控制位的运用。
实验3 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-CMX08+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。
该口外接十六位二进制数据开关，适用于外部数据的输入，该口跨接十六个发光二极管和经缓冲驱动的四个七段显示，能以二进制和十六进制两种方式显示I/O口的输入输出状态。
发光管在高电平“1”时发光点亮。
图2-3-4 准双向I/O电路实验中所用的I/O口数据通路如图2-3-5所示。
I/O的输入经2片74LS245缓冲与数据总线相连，I/O口的输出由2片74LS574锁存后输出，锁存器的输入端与数据总线相连。
图2-3-5 十六位I/O的数据通路四、实验内容1. 实验连线2. 搭接方式I/O 的寻址定义I/O 口源编址I/O 口目的编址3. I/O4. I/O五、实验心得通过这个实现让我彻底的掌握了准双向I/O 口的输入/输出特性的运用，并且熟悉与了解了准双向I/O 口的构成原理。
实验4 地址总线组成实验一、实验目旳1.熟悉和了解地址总线的组成结构、地址来源及集合原理。
2.掌握程序段与数据段的寻址规则及地址部件的运用技巧。
二、实验要求通过地址形成部件实验，建立“段”概念，学会“段”运用。
三、实验原理地址总线的作用是传递地址信息，输出当前数据总线上发送信息的源地址或接收信息的目的地址。
如下图所示本系统设有程序与数据两条地址总线，通过PC计数器提供程序存储器地址，并由地址寄存器AR传递数据存储器地址及外设地址，通过指令总线送AR形成指令定义的内存地址。
图2-3-6地址总线组成通路1.8位内存地址Addr如图2-3-6所示，本系统从提高信息存取效率的角度设计存储器地址通路，按现代计算机体系结构中最为典型的分段存取理念合成存储器地址总线addr，在指令操作“时段”（取操作码与取操作数），以当前程序指针PC为址；遇数据与内存传递“时段”，以当前数据指针AR为址。
addr地址的合成通路见图2-3-6。
其寻址范围为0~0FFh。
2.8位外设地址Address如图2-3-6所示，本系统外设地址总线Address由地址锁存器AR直接提供，在P4页图1-5-1所示的XRD、XWR、ALE等外设控制信号的管理下，通过外DBUG数据总线完成外设信息由内到外或由外到内的传递。
其寻址范围为0~0FF，可达256字节。
四、实验内容1.程序计数器实验图2-3-7所示的PC指针由2片161组成八位程序计数器，计数器的输入端与总线相连构成PC装载通路，计数器的输出端途经三态门缓冲分离为两条通路，其一与总线相连构成程序指针访问通路，其二与地址寄存器AR集合组成存储器地址总线。
它的清零端由中央外理器单元直控，上电时PC计数器自动清零，在手动实验中，按【返回】键亦可实现计数器的强制清零。
手控“搭接”状态，本实验由下表定义PC计数器的预置与加1操作，实验中以准双向I/O部件的S7~S0为计数器预置源。
当IP=0时按单拍按钮，遇E/M=“0”，在脉冲下降沿把S7~S0的内容装入PC计数器；遇E/M=“1”，在脉冲下降沿完成PC计数器加1操作。
说明：“↑”表示上升沿有效PC读出由P8页表 2.2源编码表定义，在X2~X0（K10~K8=000）时，当前PC送总线。
2.实验连线2）程序计数器PC的写入、读出与加1通过“I/O单元”开关向程序计数器PC置数，按【单拍】按钮完成PC指针的装载；然后K23、K22置“1”，令K10~K8为“0”，执行PC读操作。
再令K23 K22=“10”，实现PC+1保持PC+1状态，按【单拍】按钮，在CLOCK的上升沿PC加1并送数据总线，程序计数器和总线单元显示12h。
继续按【单拍】按钮，观察PC与总线内容的变化。
3、地址寄存器实验图2-3-7所示的AR由1片74LS574锁存器构成八位数据指针，锁存器的输入端与总线相连构成置数通路，锁存器的输出端途经三态门缓冲分离与PC计数器集合组成存储器地址总线及外设总线。
由中央外理器单元控制锁存器的清零，在手动实验中，按【返回】键即可实现AR锁存器的强制清零。
1）地址寄存器AR 打入在手控“搭接”态，数据指针AR 由LDAR 及DRCK （CLOCK 脉冲）二信号组合控制地址的装入操作。
本实验以总线上准双向I/O 部件的S7~S0为置数源。
当K19=0时，按【单拍】钮，在脉冲下降沿把S7~S0的内容装入地址锁存器AR 。
操作步骤如下：五、实验心得本次实现我熟悉和了解了地址总线的组成结构、地址来源及集合原理，学习到了程序段与数据段的寻址规则以及地址部件的运用技巧，通过地址如何形成部件实验，建立“段”概念，学会“段”运用。
K10~K7=1000 K23 K22 K19=110 K10~K8=011 K23 K19=01实验5 存储器读写实验一、实验目的熟悉和了解存储器组织与总线组成的数据通路。
二、实验要求按照实验步骤完成实验项目，掌握存储部件在原理计算机中的运用。
三、实验原理存储器是计算机的存储部件，用于存放程序和数据。
存储器是计算机信息存储的核心，是计算机必不可少的部件之一，计算机就是按存放在存储器中的程序自动有序不间断地进行工作。
本系统从提高存储器存储信息效率的角度设计数据通路，按现代计算机中最为典型的分段存储理念把存储器组织划分为程序段、数据段、内存或堆栈段，由此派生了数据总线（DBus ）、指令总线（IBus ）、微总线（μBus ）等与现代计算机设计规范相吻合的实验环境。