计算机组成原理自学指导书.

计算机组成原理实训指导书

计算机组成原理实训指导书一、课程基本知识1、实训目的：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要专业基础课。

在计算机科学与技术和信息管理与信息系统专业的教学计划中占有重要地位和作用。

学习本课程旨在使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对培养学生设计开发计算机系统的能力有重要作用。

在实训学习和实践过程中，学生以构建计算机系统整体框架为主线，进行相关实际的设计和操作。

学生通过对计算机组成原理课程的学习，已经初步掌握了计算机组成原理中所涉及到的基础知识。

为了加强计算机系统组成原理的整体理解，开设课程实训课，使学生对计算机系统组成原理有更全面的理解，进一步提高学生对计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术的理解和掌握，强化学生的系统意识，培养学生设计开发计算机系统的能力，同时为后续课程的学习夯实基础。

实训的主要目的是：（1）使学生对计算机系统组成原理有更全面的理解。

（2）进一步提高学生对计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术的理解和掌握。

（3）强化学生的系统意识。

（4）培养学生设计开发计算机系统的能力。

（5）为后续课程的学习夯实基础。

2、实训内容：（1）模型机组成原理实验（2）模型机的I/O实验（3）模型机的中断处理功能实验（4）存储器扩展实验3、实训所用设施：PC机20台、、Windows XP操作系统、EL-JY-II型计算机组成原理实验箱20台、若干排线4、实训任务及要求：（1）模型机组成原理实验(必做)基本要求：掌握各部件功能，组成一个计算机整机系统――模型机；了解微程序控制器是如何控制模型机运行的，掌握整机动态工作过程；掌握微程序的编写和调试。

（2）模型机的I/O实验基本要求：在组成一台完整的计算机整机系统――模型机的基础上，控制真实的外围接口；理解8255接口芯片的基本工作原理。

（3）模型机的中断处理功能实验基本要求：掌握中断响应、中断处理的流程及实现方法；掌握中断微程序的编写和调试。

计算机组成原理书籍

计算机组成原理书籍计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，也是计算机相关专业的基础课程之一。

它主要介绍计算机系统的基本组成和工作原理，包括计算机硬件、软件及其相互关系等内容。

本书籍旨在系统地介绍计算机组成原理的相关知识，帮助读者全面理解计算机系统的工作原理，为进一步学习计算机相关课程打下坚实的基础。

第一章，计算机系统概述。

计算机系统由硬件和软件两部分组成，硬件是计算机的物理实体，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等；软件是指控制计算机硬件工作的程序和数据。

计算机系统的基本组成包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等。

了解计算机系统的概念和基本组成对于深入学习计算机组成原理至关重要。

第二章，数字逻辑基础。

数字逻辑是计算机组成原理中的基础知识，它主要研究数字信号的产生、传输、处理和控制等。

数字逻辑包括数字信号的表示、逻辑运算、布尔代数、逻辑门电路等内容。

理解数字逻辑对于理解计算机内部运行机制和设计数字电路至关重要。

第三章，指令系统。

指令系统是计算机硬件和软件之间的接口，它规定了计算机能够执行的指令集合和指令的格式。

指令系统的设计直接影响了计算机的性能和功能。

了解指令系统的结构和功能对于理解计算机工作原理和进行汇编语言编程非常重要。

第四章，中央处理器。

中央处理器是计算机系统的核心部件，它负责执行各种指令和数据处理操作。

中央处理器由运算器和控制器两部分组成，它通过总线与存储器和输入输出设备进行数据交换。

深入理解中央处理器的结构和工作原理对于理解计算机的运行机制至关重要。

第五章，存储器系统。

存储器是计算机系统中用于存储数据和程序的设备，它包括主存储器和辅助存储器两部分。

存储器系统的设计和管理直接影响了计算机的性能和可靠性。

了解存储器系统的结构和工作原理对于优化程序设计和系统性能具有重要意义。

第六章，输入输出系统。

输入输出系统是计算机与外部环境进行信息交换的接口，它包括输入设备、输出设备和接口电路等。

计算机组成原理理论课参考书目及文献

〈〈计算机组成原理〉〉理论课参考书目及文献
一、参考书：
1．《计算机组成原理》白中英主编
科学出版社出版
2．《计算机组成原理学习指导训练》（旷海兰，刘彦，蒋翰洋等编著）
中国水利水电出版社出版
3．《计算机组成原理实验指导书与习题集》（王成，周继群，蔡月茹著）
清华大学出版社出版
4．《计算机组成原理》（第二版）李文兵编著
清华大学出版社出版
5．《计算机体系结构》（第二版）张晨曦王志英张春元戴蔡肖晓强
高等教育出版社出版
7．《ＴＨ－union教学计算机系统实验指导书》王诚刘卫东宋佳兴编著
清华大学出版社出版
二、参考文献（国内专业学术核心期刊：）
1．小型微型计算机系统（Mini-Micro Systems）
主办单位：中国科学院沈阳计算技术研究所
2．微处理机（Microprocessors）
主办单位：本刊由信息产业部东北微电子研究所主办。

“计算机组成原理”学习指导

“计算机组成原理”学习指导“学习指导”序言1.“计算机组成原理”学什么？¾学计算机单机系统组成结构；¾学计算机各组成部件内部的运行机制以及相关的基本理论；¾学硬件分析和设计的基本技能和方法。

2.“计算机组成原理”的学习目的是什么？¾理解和掌握计算机的基本组成、各部件内部的工作原理及逻辑实现；¾提高硬件方面的专业素质和专业知识的学习能力；¾为后续相关课程的学习及今后的科研工作奠定基础。

3.“计算机组成原理”怎么学？¾抓住一条主线：以计算机完整地执行一条指令的基本过程，把各章的知识点串成一条线，由粗到细层层深入；¾注意整体配合：以一条指令的执行过程为例，理解各部件之间的关系，理解信息的表述、存储、加工以及对存储和加工过程的控制原理，建立计算机整机概念；¾学习方法： --- 整体4.学习要求¾勤动脑，多动手，认真做作业和实验；¾课前预习，课后复习，不无故旷课；¾及时答疑，及时反馈教学意见。

“学习指导”第1章（概论）本章主要是概念性的知识。

应抓住最主要的两个概念：1．计算机系统的概念（硬件和软件的综合体）由此概念，可以引申到：计算机的层次结构及虚拟机器概念、软硬件的逻辑等价、软硬件界面等概念。

2．诺依曼体制的要点及存储程序控制的含义要点有三个，其中最主要的一点就是存储程序工作方式，必须搞清其含义。

由硬件的基本组成可以引申到计算机硬件的典型组成结构等知识。

应抓住计算机整体工作的基本过程：初步了解计算机执行一条指令的基本过程、执行程序的过程。

本章主要概念可通过做练习自测题加以巩固。

注意计算机主要指标中，MIPS和MFLOPS的含义，字节的二进制位数和字的二进制位数哪个与机型有关。

----------------附：本章学习要求9了解：存储程序概念9理解：CPU和主机的含义9了解：总线概念和总线分时共享的特点9理解：计算机系统的含义9了解：计算机中主要性能指标（基本字长、数据通路宽度、存储容量等）“学习指导”第2章（数据的机器层次表示）数据在计算机中用二进制编码形式表示，称为机器数。

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验指导书一、实验目的。

本实验旨在通过实际操作，加深学生对计算机组成原理的理解，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理，提高学生的动手能力和实际操作能力。

二、实验器材。

1. 计算机主机。

2. 显示器。

3. 键盘。

4. 鼠标。

5. 逻辑分析仪。

6. 示波器。

7. 电源。

8. 万用表。

9. 逻辑门集成电路。

10. 接线板。

11. 连接线。

三、实验内容。

1. 计算机硬件基本组成的实验。

通过拆卸计算机主机，了解各个硬件组件的作用和连接方式，包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡、电源等。

并通过重新组装，加深对计算机硬件组成的理解。

2. 逻辑门电路实验。

使用逻辑门集成电路和连接线搭建基本的逻辑门电路，包括与门、或门、非门等，并通过逻辑分析仪观察输入输出的关系，加深对逻辑门原理的理解。

3. 示波器使用实验。

学习示波器的基本使用方法，观察不同信号的波形，了解数字信号和模拟信号的特点，加深对计算机输入输出原理的理解。

4. 电源电压测量实验。

使用万用表测量计算机主板各个电源接口的电压值，了解各个电源接口的作用和电压标准，加深对计算机电源原理的理解。

四、实验步骤。

1. 计算机硬件基本组成的实验步骤。

（1）拆卸计算机主机，观察各个硬件组件的位置和连接方式。

（2）了解各个硬件组件的作用和特点。

（3）重新组装计算机主机，检查各个硬件组件的连接是否正确。

2. 逻辑门电路实验步骤。

（1）根据实验指导书搭建与门、或门、非门电路。

（2）使用逻辑分析仪观察输入输出的关系，记录实验数据。

3. 示波器使用实验步骤。

（1）学习示波器的基本使用方法。

（2）使用示波器观察不同信号的波形，记录实验数据。

4. 电源电压测量实验步骤。

（1）使用万用表测量各个电源接口的电压值。

（2）比较测量结果与电压标准的差异，记录实验数据。

五、实验注意事项。

1. 在拆卸和重新组装计算机主机时，注意防止静电干扰，避免损坏硬件组件。

2. 在搭建逻辑门电路时，注意连接线的接触是否良好，避免信号传输不畅。

组成课程方案指导书

《计算机组成原理》课程设计指导书适用专业：计算机科学与技术课程设计时间：4周一、课程设计目的本课程设计是学生学习完《计算机组成原理》课程后，进行的一次全面的综合训练。

通过课程设计，加深学生对计算机整机的综合理解，掌握微程序控制器的组成原理以及微程序的编制、调试技术及模型机设计的基本方法，强化设计能力和实验动手能力；二、课程设计要求从课程设计的目的出发，通过设计工作的各个环节，达到以下教案要求：1）每位同学从所给题目中任选一个<如自拟题目，需经教师同意），且必须独立完成课程设计，不能相互抄袭。

2）设计完成后，将所完成的作品交由老师检查。

3）要求写出一份详细的设计报告。

4）基于TD-CMA实验设备完成设计任务。

三、课程设计题目< 任选其一）题目一、简单模型机的组成与程序运行基于TD-CMA计算机组成原理教案实验系统，设计一个简单的计算机整机系统一模型机，分析其工作原理。

根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。

IN RO ；IN ->R0SUB 0DH ；R0 - [0DH] -> R0，直接寻址SHL R0 ;将R0寄存器中的内容逻辑左移STA 0EH，R0 ；R0->[0EH]，直接寻址LDA 0FH，R0 ；[0FH]->R0，直接寻址LOP: DECR0 ；R0-1->R0BZCEXIT ；当FC或FZ 为1时，转到EXITJMP LOPEXIT:OUT 0EH，R0 ；[0EH]->LED，直接寻址0DH 0EH 0FH单元内容分别为03H 04H 02H。

题目二、简单模型机的组成与程序运行基于TD-CMA计算机组成原理教案实验系统，设计一个简单的计算机整机系统一模型机，分析其工作原理。

根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。

《计算机组成原理》实验指导书

第二章分部实验为掌握计算机的基本组成和工作原理，并为课程设计做准备，本章安排了四个分部实验，这些实验均在COP2000计算机组成原理实验仪上进行。

§2.1 分部实验1本实验包括寄存器的验证实验及运算器的验证、设计实验。

2.1.1 寄存器实验寄存器是一种重要的数字电路部件, 常用来暂时存放数据、指令等。

一个触发器可以存储一位二进制代码，存放N位二进制代码，用N个触发器即可。

因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部分寄存器是8位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。

在COP2000实验仪中，寄存器由74HC574构成，它可以存放8位二进制代码，其中的一位二进制代码是由一个D触发器来存储的。

首先，我们先介绍一下74HC574的工作原理。

图2-1是74HC574的原理图。

图2-1 74HC574原理图我们可以看到，在CLK的上升沿，输入端的数据被打入到8个触发器中。

当OC = 1 时，触发器的输出被关闭，当OC=0时，触发器输出数据。

表2-1列出了74HC574的使用方法。

表2-1 74HC574使用方法图2-2为74HC574的工作波形图。

图2-2 74HC574工作波形图一、实验一：A，W寄存器实验1、实验器材COP2000计算机组成原理实验仪、万用表。

2、实验目的（1）了解并掌握74HC574的工作原理及使用方法。

（2）掌握寄存器A，W的工作原理。

3、实验要求分别验证A，W寄存器的功能。

4、实验原理A，W寄存器是作用于ALU输入端的两个寄存器，两个参与运算的数分别来自A或W。

图2-3、图2-4分别为寄存器A，W的原理图。

图2-3 寄存器A原理图图2-4 寄存器W原理图A，W寄存器的写工作波形如图2-5所示。

图2-5 寄存器A，W写工作波形图其中，AEN、WEN分别为A选通和B选通。

5、实验步骤与内容（1）按照表2-2连线表2-2 A，W寄存器实验连线表（2）将数据55H写入A寄存器首先将二进制开关K23-K16用于数据总线DBUS[7：0]的数据输入，置数据55H。

计算机组成原理实验指导书

实验一8位算术逻辑运算实验一、实验目的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送通路组成原理.3、验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。

4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。

二、实验内容1、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示。

其中运算器由两片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 （U33)到ALUO1插座,实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUSl～6中的任一个相连，内部数据总线通过LZDO～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（U29、U30）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EXJl～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51)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。

图1。

1中算术逻辑运算功能发生器74LS18l（U3l、U32)的功能控制信号S3、S2、Sl、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2,以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSl8l （U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDRl、LDDR2、ALUB’、SWB’以手动方式用二进制开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生,通过跳线器切换，其中ALUB'、SWB’为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。

另有信号T4为脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲.2、实验接线本实验用到4个主要模块： (1)低8位运算器模块（2）数据输入并显示模块（3）数据总线显示模块（4）功能开关模块（借用微地址输入模块）。

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验指导书一、实验目的。

本实验旨在通过对计算机组成原理的实际操作，加深对计算机硬件组成和工作原理的理解，提高学生的实际动手能力和解决问题的能力。

二、实验内容。

1. 计算机硬件组成的实际操作。

2. 计算机工作原理的实验验证。

3. 解决计算机硬件故障的实际操作。

三、实验器材。

1. 主板、CPU、内存、硬盘、显卡等计算机硬件组件。

2. 万用表、示波器等实验仪器。

3. 计算机硬件故障排除工具。

四、实验步骤。

1. 计算机硬件组成的实际操作。

a. 拆卸和安装主板、CPU、内存、硬盘、显卡等计算机硬件组件。

b. 连接各硬件组件之间的数据线和电源线。

c. 启动计算机，观察各硬件组件的工作状态。

2. 计算机工作原理的实验验证。

a. 使用示波器观察CPU的工作波形。

b. 使用万用表测量各硬件组件的电压和电流。

c. 运行不同的软件程序，观察计算机的工作状态。

3. 解决计算机硬件故障的实际操作。

a. 分析计算机硬件故障的可能原因。

b. 使用故障排除工具对计算机硬件进行检测和排除。

c. 测试排除故障后的计算机工作状态。

五、实验注意事项。

1. 在操作计算机硬件时，要小心谨慎，避免对硬件组件造成损坏。

2. 在使用示波器和万用表时，要按照操作规范进行操作，避免对实验仪器造成损坏。

3. 在解决计算机硬件故障时，要仔细分析故障原因，避免对硬件进行不必要的更换和修理。

六、实验结果与分析。

通过本次实验，我们对计算机硬件组成和工作原理有了更深入的了解，掌握了一定的实际操作技能。

同时，我们也发现了一些常见的计算机硬件故障，并学会了一些解决故障的方法。

七、实验总结。

本次实验不仅加深了我们对计算机组成原理的理解，还提高了我们的实际动手能力和解决问题的能力。

希望通过这样的实验，能够使我们更好地掌握计算机组成原理的知识，为今后的学习和工作打下良好的基础。

以上就是本次计算机组成原理实验的全部内容，希望能够对大家有所帮助，谢谢！。

计算机组成原理课程设计指导书A

《计算机组成原理》课程设计指导书一．目的与要求：进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系，熟练掌握控制单元组合逻辑设计的原理和方法。

独立完成几种常见指令实现的组合逻辑设计。

通过本设计，将所学知识综合运用，并积累经验，锻炼独立解决问题的能力。

培养严谨的科研作风，巩固和运用先修课和计算机组成原理课程的理论知识和实践技能。

在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件的内容的理解和掌握。

鼓励学生在本设计的基本要求基础上进一步发挥，比如在ispEXPERT SYSTEM实现，进一步了解计算机硬件电路的设计和调试方法。

基本原理：1. 计算机控制单元CU的组合逻辑设计这种方法是把控制部件看作为产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，而此逻辑电路以使用最少元件和取得最高操作速度为设计目标，它是一种由门电路和触发器构成的复杂树形逻辑网络。

组合逻辑控制器的结构如图：2. 操作码译码操作译码器是对指令寄存器IR中指令的操作码部分进行译码。

如果OP（IR）有n位，则经过译码最多可得到m条指令（m=2n）。

3. 指令器周期的节拍安排一个指令周期安排三个机器周期：取指周期FE、间址周期IND、执行周期EX，每个机器周期安排三个节拍T1、T2、T3。

4. 控制逻辑网络N的输入信号：控制逻辑网络的输入信号有三个：（1）指令操作码译码器的输出I。

（2）执行部件的反馈信息F。

（3）时序产生器节拍脉冲信号T。

逻辑网络N的输出信号就是微操作控制信号，它用来对执行部件进行控制。

组合逻辑控制器的基本原理：C=f( I, T, F )5. 微操作控制信号逻辑表达式。

设计微操作控制信号的方法和过程是，根据所有机器指令流程图，寻找出产生同一个微操作信号的所有条件，并与适当的节拍电位和节拍脉冲组合，从而写出其布尔代数表达式并进行简化，然后用门电路或可编程器件来实现。

二．内容与要求：1. 内容:现有一系统，其指令系统有如下五条指令：（1）CLA指令是非访问内存指令，主要功能是将ALU中的累加器AC的内容清零；（2）ADD指令是一条直接访问内存指令，主要是从内存中取出操作数并执行相加的操作。

计算机组成原理实验指导书(TDN-CM)教学版

计算机组成原理实验指导书TDN-CM系统构成1.控制信号发生单元（JT UNIT（TDN-CM）即W/R UNIT（TDN-CM+））用来转换产生各单元电路所需的时序信号T1~T4，以及外总线所需的读/写控制信号W/R。

2.时序电路单元（STATE UNIT）其电路由四部分构成：消抖电路（KK2）、时序控制（TS1、TS2、TS3、TS4）、时钟信号源（φ）、拨动二进制开关组（STOP、STEP）。

用户只需将φ信号与信号源的输出插孔相连，然后按动START（KK1）微动开关，根据STOP及STEP的状态，T1~T4将输出有规则的方波信号。

（1）单拍脉冲及消抖电路在实验中KK2一般用来作为单拍脉冲信号发生器；START已将其输出接入时序电路中的START处，作为时序电路的启动开关。

（2）时序控制电路、拨动开关组STEP（单步）、STOP（停机）分别是来自实验台上部的两个二进制开关STEP、STOP的模拟信号。

启动是来自实验台“STATE UNIT”单元的一个微动开关START的按键信号。

当STOP开关置为RUN状态，STEP开关置为EXEC时，按下START，时序信号TS1~TS4将周而复始的发送出去。

若STEP开关置为STEP状态时，按下START，机器处于单步运行状态，即此时只发送一个CPU周期的时序信号就停机。

利用单步方式，每次只产生一条微指令，因而可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。

另外，当机器连续运行时，如果使STOP开关置STOP，也会使机器停机，或将CLR开关置为零，也可使时序清零。

3.信号源单元“SIGNAL UNIT”可先调节W1，使H23端输出用户期望的某一频率的波形信号，信号的频率在30Hz-300Hz；然后，再调节W2使H23端输出特定占空比的信号，供实验时选择使用。

4.运算器单元（ALU UNIT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并-串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2作为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果；ALU的输出三态门74LS245通过排针连到数据总线上；一片8位的移位寄存器74LS299可通过排针连到数据总线上；由GAL（general array logic，通用阵列逻辑）和74LS74锁存器组成进位标志控制电路和为零标志控制电路；进位标志和为零标志指示灯。

计算机组成原理教材

计算机组成原理教材计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它是学生们在学习计算机相关知识时必须要掌握的基础理论。

本教材旨在系统地介绍计算机组成原理的基本概念、原理和技术，帮助学生建立起对计算机内部结构和工作原理的深刻理解，为他们将来的学习和工作打下坚实的基础。

第一章，计算机系统概述。

本章主要介绍了计算机系统的基本组成和工作原理，包括计算机硬件和软件的概念、计算机的基本结构和功能、计算机的发展历程等内容。

通过本章的学习，学生可以对计算机系统有一个整体的了解，为后续学习打下基础。

第二章，数据表示和运算。

数据表示和运算是计算机组成原理中的重要内容，本章主要介绍了计算机中数据的表示方式、数据的运算规则以及常见的数据运算方法。

通过本章的学习，学生可以了解计算机中数据是如何表示和运算的，为后续学习计算机的逻辑运算和算术运算打下基础。

第三章，存储器。

存储器是计算机系统中的重要组成部分，本章主要介绍了存储器的种类、存储器的层次结构、存储器的组成和工作原理等内容。

通过本章的学习，学生可以了解存储器在计算机系统中的作用和原理，为后续学习计算机的存储器管理和存储器系统设计打下基础。

第四章，指令系统。

指令系统是计算机系统中的核心部分，本章主要介绍了指令系统的基本概念、指令的格式和编码、指令的执行过程以及指令系统的设计原则等内容。

通过本章的学习，学生可以了解指令系统在计算机系统中的作用和原理，为后续学习计算机的指令系统设计和指令级并行处理打下基础。

第五章，中央处理器。

中央处理器是计算机系统中的核心部分，本章主要介绍了中央处理器的结构和功能、中央处理器的工作原理、中央处理器的性能指标以及中央处理器的设计原则等内容。

通过本章的学习，学生可以了解中央处理器在计算机系统中的作用和原理，为后续学习计算机的流水线处理和超标量处理打下基础。

第六章，输入输出系统。

输入输出系统是计算机系统中的重要组成部分，本章主要介绍了输入输出系统的基本概念、输入输出设备的分类和特点、输入输出接口的功能和工作原理以及输入输出系统的设计原则等内容。

计算机组成原理课程设计指导书1

《计算机组成原理》课程设计指导书一、课程设计目的通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，利用TDN-CM++教学实验系统提供的软硬件操作平台掌握层次化设计方法、运用计算机原理知识，设计并实现一台完整的计算机，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。

二、课程设计内容与要求要求每个学生（或小组）独立完成设计任务，在设计方案中可直接利用TDN-CM++ 教学实验系统提供的单元电路，如：运算器、数据通路、存储器、控制器、信号及时序控制、内总线、外总线、外围接口、输入/输出设备及大规模可编程逻辑器件等。

要充分利用所学知识设计出具有一定特色的模型计算机。

课程设计的时间为1周。

设计的最终作品包括硬件和软件两个部分，要求能够演示并达到设计指标的要求。

每个学生（或小组）在作品完成后，要经指导教师检查，同意拆除后方可拆卸，并分类放回元器件盒内。

课程设计报告每个学生一份，由课代表收齐后统一交给指导教师。

课程设计成绩评定由3部分组成：作品＋出勤等40％；答辩30％；设计报告30％。

三、课程设计步骤设计一台完整的计算机，其设计过程可以归纳为以下七个步骤：.1、确定设计目标确定所设计计算机的功能和用途。

2、确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

3、总体结构与数据通路总体结构设计包括确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。

在此基础上，就可以拟出各种信息传输路径，以及实现这些传输所需要的微命令。

对于部件设置时要确定运算器部件采用什么结构，控制器是微程序控制还是硬联控制等。

综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求，设计合理的数据通路结构，确定采用何种方案的内总线及外总线。

数据通路不同，执行指令所需要的操作就不同，计算机的结构也就不一样。

4、设计指令执行流程数据通路确定后，就可以设计指令系统中每条指令所需要的机器周期数。

《计算机组成原理》实验指导书

《计算机组成原理》实验指导书课程名称：计算机组成原理（Principle of Computer Organization）课程类别：必修编号：091204 学时：8H编者姓名：薛纪文单位：计算机科学学院职称：副教授授课对象：本科生专业：计算机科学与技术年级：三年级先修课程：《数字逻辑与数字系统》、《程序设计》课程目的《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门技术基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握计算机硬件各子系统的组成原理及实现技术，建立计算机系统的整体概念，对设计开发计算机系统有重要作用。

为今后学习计算机网络、计算机体系结构、分布与并行处理等课程打下基础。

实验一运算器组成的实验一、实验目的1、掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的工作原理。

2、熟悉简单运算的数据传送通路。

3、验证实验台运算的8位加、减、与、直通功能。

4、验证实验台的4位乘4位功能。

5、按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。

二、实验电路图6示出了本实验所用的运算器数据通路图。

ALU由1片ispLSI1024构成。

四片4位的二选一输入寄存器74HC298构成两个操作数寄存器DR1和DR2，保存参与运算的数据。

DR1接ALU的B数据输入端口，DR2接ALU的A数据输入端口，ALU的输出在ispLSI1024内通过三态门发送到数据总线DBUS7-DBUS0上，进位信号C保存在ispLSI1024内的一个D寄存器中。

当实验台下部的IR/DBUS开关拔到DBUS位置时，8个红色发光二极管指示灯接在数据总线DBUS上，可显示运算结果或输入数据。

另有一个指示灯C显示运算进位信号状态。

由ispLSI1024构成的8位运算器的运算类型由选择端S2，S1，S0选择，功能如表3所示。

表3 运算器运算类型选择表进位C只在加法运算和减法运算时产生，与、乘、直通操作不影响进位C 的状态，即进位C保持不变。

减法运算采用加减数的反码再加以1实现。

[工学]《计算机组成原理》实验指导书

计算机组成原理实验指导书（计算机科学与技术专业适用）电子与信息工程学院二○一○年目录第1章运算器 (1)1.1 基本运算器实验 (1)1.2 超前进位加法器设计实验 (6)1.3 阵列乘法器设计实验 (12)第2章存储系统 (14)2.1 静态随机存储器实验 (14)2.2 Cache控制器设计实验 (18)第3章控制器 (23)3.1 时序发生器设计实验 (23)3.2 微程序控制器实验 (26)第4章模型计算机 (35)4.1 CPU与简单模型机设计实验 (35)4.2 硬布线控制器模型机设计实验 (42)4.3 复杂模型机设计实验 (46)第5章精简指令系统计算机 (59)5.1计算机的指令系统 (59)5.2 基于RISC技术的模型计算机设计实验 (62)附录1 软件使用说明 (67)附录2 时序单元介绍 (77)附录3 实验用芯片介绍 (79)第1章运算器计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由CPU中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件ALU。

本章首先安排一个基本的运算器实验，了解运算器的基本结构，然后再设计一个加法器和一个乘法器。

1.1 基本运算器实验1.1.1 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。

1.1.2 实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。

1.1.3 实验原理本实验的原理如图1-1-1所示。

运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。

如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。

ALU中所有模块集成在一片CPLD中。

计算机组成原理书

计算机组成原理书
计算机组成原理是一门重要的计算机科学课程,它涵盖了计算
机硬件和软件的基本原理和组成部分。

本书旨在向读者介绍计算机组成原理的核心概念和技术，以帮助他们理解计算机的工作原理和设计理念。

本书的第一部分主要介绍计算机的基本知识和计算机硬件组成。

我们将探讨计算机的基本组成部分，如中央处理器（CPU）、主存储器、输入输出设备和系统总线。

此外，我们还将讨论计算机的时序和控制机制，以及计算机的指令集架构和汇编语言。

第二部分将深入研究计算机的存储器层次结构和主存储器的实现。

我们将介绍不同类型的存储器，从寄存器、缓存和内存到辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存。

同时，我们还将讨论存储器的访问速度、容量和成本之间的权衡，并深入了解内存管理和虚拟存储器技术。

第三部分将重点介绍计算机的指令执行和处理器设计。

我们将探讨指令的处理过程，包括指令抓取、指令译码、操作数寻址和指令执行。

此外，我们还将研究流水线处理器的设计原理和性能影响，并讨论多级缓存和超标量处理器的工作原理。

最后，第四部分将探讨计算机系统的输入输出和总线结构。

我们将研究输入输出设备的工作原理，包括键盘、鼠标、显示器、打印机和网络接口。

同时，我们还将讨论总线的类型、传输速度和控制方式，并介绍I/O总线和内存总线的工作原理。

通过学习本书，读者将对计算机组成原理有深入的理解，并能够应用这些知识来解决计算机系统设计和优化中的问题。

无论是从事计算机硬件设计、系统工程还是软件开发，本书都将是一本不可或缺的参考资料。

计算机组成原理自学指导书.

早
授课时
授课内容
自学内容
作业
（节）
数
第-章
1.1
1.4
P14:1、4、7
计算机系统
2
1.2
概论
1.3
第一章:
2.1
2.3
计算机的发
2
2.2
展及应用
第三章
3.1
3.4
P65:1、5、6、
系统总线
2
3.2
3.5
12
3.3
第四章
4.1;4.2
4.4
P144:1、13、
存储器
2
4.3
30
第五章
5.1
5.5
P211:8、17、
输入输出系
4
5.2
5.6
27
统
5.3
5.4
第六章
计算机的运
算方法
4
l C\| CO寸co co co co
6.5
IO 04
IO
r\| 007
宦0
第七章指令系统
2
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
P335:1、12、
15、17
第八章
CPU的结
构和功能
2
000000
・・・
32亠
8.4
P366:1、20、
21
第九章
控制单元的
功能
2
9. 1
9.2
P387:1、6
第十章
控制单元的
设计
2
10.1
10.2
P411:1、3、
4
说明
1、授课教师：陈开兵（ATA学院副 Nhomakorabea授）2、作业于该课程最后次授课时交于老师，不要交于

计算机原理自学指导书

《计算机原理》自学指导书一、课程适用专业计算机及应用专业二、课程性质《计算机原理》计算机及应用专业的必修课，也是学生学习和掌握计算机硬件知识和汇编语言程序设计的入门课程。

本课程的任务是通过课堂教学和实验环节，结合Intel8086系统，使学生掌握计算机组成、CPU内部结构、存储器、常用的I/O接口、指令系统、汇编语言等基本原理，培养学生们能够应用计算机硬件和软件基础知识设计小规模的计算机应用系统的能力。

三、本课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配1、数字设备中信息的表示方法基本要求：了解计算机的特点及发展；了解数和数制；了解定点数和浮点数；了解二进制编码的十进制数重点与难点：微型计算机系统的概述、编码原理。

2、计算机系统的组成基本要求：了解计算机的基本结构和工作原理；了解微处理器、微型计算机、微型计算机系统的定义；了解微处理器的产生和发展；了解微型计算机分类和微型计算机系统的组成；了解典型微处理系统的结构和工作原理，了解微型计算机的应用。

重点与难点：微型计算机系统的组成、典型微处理系统的结构和工作原理。

3、中央处理器基本要求：掌握字长、指令数、基本指令执行时间、访存空间等概念，理解，熟悉8086的引脚特性和8086的时钟和总线周期概念，了解最小、最大工作方式，掌握8086的操作时序和存储器组织、1/0端口组织。

重点与难点：8086的内部结构和寄存器结构、8086的操作时序和存储器组织、1/0端口组织。

4、存储系统基本要求：了解半导体存储器的分类与特点、随机存储器RAM、只读存储器ROM，了解新型的半导体存储器，了解外存储器，掌握存储器系统设计。

重点与难点：存储器的类型、存储器系统设计。

5、总线系统基本要求：掌握接口芯片的功能与分类，掌握并行Ｉ/Ｏ接口8255A和串行通讯接口8250的使用方法，掌握可编程计数器／定时器8253的使用方法。

重点与难点：8255A、8250、8253。

6、输入输出系统基本要求：掌握微型计算机和外设间的输入／输出接口，掌握CPU和外设之间数据传送的控制方式，掌握IBMPC/XTI/O端口地址分配与地址译码，了解DMA控制器8237A及其应用。

计算机组成原理课程设计指导书汇总

《计算机组成原理》课程设计指导书----简单模型机的微程序设计2010年4月第一部分基本模型机的硬件、指令系统及其微程序的设计一、模型机的CPU及系统硬件基本模型机的CPU及系统硬件组成如图1所示：图1 模型机的CPU及系统硬件组成各部件的功能及控制信号如下：运算器由算逻部件ALU（8位）、暂存器DR1、DR2及通用寄存器等组成。

ALU的功能控制信号为S3、S2、S1、S0、M、CN，可以实现48种算术和逻辑运算功能，如图2所示。

运算器为单总线结构，其输入端分别连接到暂存器DR1和DR2，其装入数据的微命令分别为LDDR1和LDDR2，当它们为1电平时由节拍脉冲T4将数据总线上的数据装入相应的暂存器。

R0、R1、R2为通用寄存器。

R0的装入数据的微命令为LDR0，R1的装入数据的微命令为LDR1，R2的装入数据的微命令为LDR2。

299为实现移位运算的装置，当299B微命令有效时，其数据端和数据总线连接。

控制器由程序计数器PC、指令寄存器IR、地址寄存器AR、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。

图2 74LS181功能表程序计数器PC的功能是存放下一条指令的地址，其输出是向地址寄存器提供要将执行的指令在存储器中的地址。

在提供地址后立即加1，指向指令的下一个字节或下一条指令的地址。

其控制微命令有三个。

当LOAD=0而LDPC=1时，由T4的正跳变将数据总线上的数据装入PC；当当LOAD=1而LDPC=1时PC的内容加1；当PCB=1时，PC中的地址信息送到数据总线上。

指令寄存器IR用于存放当前执行的指令。

当微命令LDIR=1时，由节拍脉冲T3将数据总线上的数据装入。

地址寄存器AR存放要从存储器中读出的数据或指令的地址或要向存储器写入数据或指令的地址。

当微命令LDAR=1时，由节拍脉冲T3将数据总线上的数据装入。

存储器RAM用于存放程序和数据。

当片选信号CE=0时，如果W/R为0，则根据AR 中的地址，从存储器中读出数据并送到数据总线上；如果W/R为1，则根据AR中的地址，向存储器中写入数据总线上的数据。

《计算机组成原理》教学指导大纲

精心整理《计算机组成原理》教学大纲本门课程的教学目标和要求：《计算机组成原理》是计算机科学与技术专业的一门核心专业基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握计算机系统的基本组成、计算机中数据的表示方法、计算机各硬件部件的功能和工作原理教学时数：60学时。

教学具体内容及学时分配：第一章概论（2学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生了解计算机硬件、软件的概念和计算机的基本组成，从总体上认识计算机。

要求学生：1.了解计算机的分类和应用领域；2.了解计算机硬件的概念和基本组成；3.了解计算机层次结构。

教学重点和难点：第三节计算机硬件的主要技术指标（0.5学时）计算机硬件的主要技术指标。

复习与思考题：1.数字计算机如何分类？2.数字计算机主要应用有哪些？3.数字计算机的主要组成部分有哪些？4.计算机的系统软件包括哪几类？第二章总线系统（2学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握总线的概念和基本技术，掌握当前流行的PCI总线的结构。

要求学生：介绍总线结构对计算机的最大存储容量、指令系统和吞吐量的影响。

第二节总线分类（1学时）介绍片内总线、系统总线、通信总线。

复习与思考题：1.总线的特性有哪些？如何计算总线带宽？2.片内总线、系统总线、通信总线区别。

第三章运算方法和运算器（16学时）教学目标和要求：通过学习本章，使学生掌握各种数据、字符在计算机中的表示方法，掌握运算器的功能、组成和工作原理。

要求学生：第二节数的定点表示和浮点表示（2学时）一、数的定点表示介绍数的定点表示。

二、数的浮点表示介绍数的浮点表示。

第三节定点运算（8学时）一、补码加法介绍补码加法公式。

二、补码减法介绍补码减法公式。

三、溢出概念与检测方法一、逻辑运算介绍逻辑非运算、逻辑加运算、逻辑乘运算和逻辑异或运算。

二、多功能算术/逻辑运算单元介绍多功能算术/逻辑运算单元ALU的基本思想、逻辑表达式，还介绍了ALU芯片74181和先行进位发生器74182的逻辑电路。