计算机组成原理实验十
计算机组成原理实验报告
重庆理工大学《计算机组成原理》实验报告学号 __***********____姓名 __张致远_________专业 __软件工程_______学院 _计算机科学与工程二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告一、实验名称基本运算器实验二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109三、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。
四、实验原理：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。
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到外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。
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，取低电平时，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“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。
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。
上海大学计算机学院计算机组成原理实验报告
上海大学 计算机学院《计算机组成原理实验》报告十实验名称：中断机制和应用（综合实验）一、 实验目的1. 学习实验箱感知中断的硬件结构和工作原理。
2. 学习使用中断系统。
3. 学习使用扩展外设。
二、实验原理1. 程序中断：因“随机性”原因，使一个程序暂停执行，转而执行另一个程序，以处理随机事件，然后再返回原程序继续执行的过程成为“中断”。
中断发生的时间是随机的（不可预知，但发生后应该如何处理是安排好的），中断发生的“随机性”决定了“必须用硬件感知中断请求”、“不仅要保存断点，还必须保存现场”。
2. 实验箱的中断感知硬件：当执行取指微指令时，IREN ＝0，于是②号或门输出0，这时①号“或门”对IREQ 的Q 端开放，若有中断请求就会在这时被CPU 感知。
所以无论中断请求在何时提出，都只能在取指阶段被感知！当 ①号“或门”输出0时中断被感知，同时这个低电平使IACK 的SD 有效，迫使其Q 端输出1，ACK 灯亮，并使②号“或门”对IREN 关闭并输出1；这个1又使①号上海大学计算机学院 计算机组成原理实验报告【最新资料，WORD 文档，可编辑修改】“或门”对中断请求关闭并输出1，这个1又返回IACK的SD端，使IACK保持Q＝1的状态。
所以系统进入中断服务子程序后，ACK灯保持亮，且不响应新的中断请求（仅一级中断）。
3. ICOE向下经“与门”控制PC＋1信号，ICOE的另一个作用是通过③号“或门”控制EM中指令的输出，保证在输出中断指令B8H时，EM不输出。
4.5.试验箱外扩系统6.74LS08结构俯视图三、实验内容1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。
2. 编制中断服务子程序使OUT交替显示AA、BB三次后返回源程序。
源程序为实验七完成的交替显示11和55的程序。
(1). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示三次之前恢复K1K2都为1的状态。
记录OUT显示的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。
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》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。
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。
(完整版)《计算机组成原理》实验指导书
《计算机组成原理》实验指导书目录第一部分EL-JY-II计算机组成原理实验系统简介 (1)第二部分使用说明及要求 (5)实验一运算器实验 (12)实验二移位运算实验 (24)实验三存储器实验和数据通路实验 (29)实验四微程序控制器的组成与实现实验 (36)实验五微程序设计实验 (45)实验六、简单实验计算机组成与程序运行实验 (53)实验七、带移位运算实验计算机组成与程序运行实验 (65)实验八、复杂实验计算机组成与程序运行实验 (77)实验九、实验计算机的I/O实验 (93)实验十、总线控制实验(选做) (103)实验十一、可重构原理计算机组成实验(选做) (105)实验十二、简单中断处理实验(选做) (110)实验十三、基于重叠和流水线技术的CPU结构实验(选做) (116)实验十四、RISC模型机实验(选做) (122)第一部分EL-JY-Ⅱ计算机组成原理实验系统简介EL-JY-Ⅱ型计算机组成原理实验系统是为计算机组成原理课的教学实验而研制的，涵盖了目前流行教材的主要内容，能完成主要的基本部件实验和整机实验，可供大学本科、专科、成人高校以及各类中等专业学校学习《计算机组成原理》、《微机原理》和《计算机组成和结构》等课程提供基本的实验条件，同时也可供计算机其它课程的教学和培训使用。
一、基本特点：1、本系统采用了新颖开放的电路结构：（1）、在系统的总体构造形式上，采用“基板+ CPU板”的形式，将系统的公共部分，如数据的输入、输出、显示单片机控制及与PC机通讯等电路放置在基板上，它兼容8位机和16位机，将微程序控制器、运算器、各种寄存器、译码器等电路放在CPU板上，而CPU板分为两种：8位和16位，它们都与基板兼容，同一套系统通过更换不同的CPU板即可完成8位机或16位机的实验，用户可根据需要分别选用8位的CPU 板来构成8位计算机实验系统或选用16位的CPU板来构成16位计算机实验系统；也可同时选用8位和16位的CPU板，这样就可用比一套略多的费用而拥有两套计算机实验系统，且使用时仅需更换CPU板，而不需做任何其它的变动或连接，使用十分方便。
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指导及答案
计算机组成原理实验指导实验一运算器实验一、实验目的⒈掌握简单运算器的数据传输方式。
⒉验证运算功能发生器(74LS181)及进位控制的组合功能。
二、实验要求完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元的运用。
三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图7-1-1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的输出经过一个三态门(74LS245)以8芯扁平线方式和数据总线相连，运算器的2个数据输入端分别由二个锁存器(74LS273)锁存，锁存器的输入亦以8芯扁平线方式与数据总线相连，数据开关(INPUT DEVICE)用来给出参与运算的数据，经一三态门(74LS245)以8芯扁平线方式和数据总线相连，数据显示灯(BUS UNIT)已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图7-1-1 运算器电原理图图7-1-1中T2、T4为时序电路产生的节拍脉冲信号，通过连接时序启停单元时钟信号“”来获得，剩余均为电平控制信号。
进行实验时，首先按动位于本实验装置右中侧的复位按钮使系统进入初始待令状态，在LED显示器闪动位出现“P.”的状态下，按【增址】命令键使LED显示器自左向右第4位切换到提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态，在该状态下按动【单步】命令键，即可获得实验所需的单脉冲信号，而LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B、S3、S2、S1、S0、CN、M各电平控制信号用位于LED显示器上方的26位二进制开关来模拟，均为高电平有效。
四、实验连线图7-1-2 实验连线示意图按图7-1-2所示，连接实验电路：①总线接口连接：用8芯扁平线连接图7-1-2中所有标明“”或“”图案的总线接口。
②控制线与时钟信号“”连接：用双头实验导线连接图7-1-2中所有标明“”或“”图案的插孔（注：Dais-CMH的时钟信号已作内部连接）。
五、实验系统工作状态设定在闪动的“P.”状态下按动【增址】命令键，使LED显示器自左向右第4位显示提示符“L”，表示本装置已进入手动单元实验状态。
计算机组成原理实验报告
当x≥0时;x原=x;当x≤0时;x原=2^n-1-x或2^n-1+|x|;“^”表示指数..
B反码
1.如果真值是正数;反码的最高位为“0”;其余各位与真值的对应位相同；
2.如果真值是负数;反码的最高位为“1”;其余各位将真值的各位取反；
5.如果两个操作数没有超出补码的表示范围;而运算结果超出补码的表示范围;称为“溢出”;结果大于补码的表示范围的上限;称为“上溢”；结果小于补码的表示范围的上限;称为“下溢”..
6.通常有两种判断溢出的方法;一是双符号位法;即两个操作数以及结果均用两个符号位变形补码;如果结果的两个符号位一致;表示没有溢出;如果不一致;表示溢出..最高的一位始终表示运算结果的正确的符号：0为正或上溢;1为负或下溢..
1.乘数最低位的后面增加一个附加位;初值为0..在运算过程中;和乘数一起做右移..
2.为防止溢出;设三个符号位;在运算过程中;最高位才表示真正的符号..
3.每一步加的值取决于移位后的乘数寄存器的最低两位和附加位的值..
4补码一位乘法运算
1.乘数和被乘数都以补码表示本程序允许数值位4位;符号位一位;运算结果也是补码..运算过程中;为防止溢出;加法器需使用两位符号位..
图 1-1 静态 RAM 6264的电路
由于地址寄存器为 8位;故接入 6264的地址为 A0～A7;而高 4位 A8～A12接地;所以其实际使用容量为 256 字节..6264 有四个控制线：CS1 第一片选线、CS2 第二片选线、OE读线、WE写线..其功能如表 1-1所示..CS1片选线由 CE`控制对应开关 CE、OE读线直接接地、WE写线由 W/R`控制对应开关 WE、CS2直接接+5V..图中信号线 LDAR由开关 LDAR提供;手动方式实验时;跳线器 LDAR拨在左边;脉冲信号 T3由实验机上时序电路模块 TS3提供;实验时只需将 J22跳线器连上即可;T3的脉冲宽度可调..
上海大学 计算机组成原理实验报告十
上海大学计算机组成原理实验报告十上海大学计算机学院《计算机组成原理实验》报告十姓名 XXX 学号 XXXXXX 教师王雪娟时间三 11－13 地点行健楼 6楼机位 4建立指令流水系统〔研究实验〕一．实验目的：1．了解指令流水操作的根本概念和工作原理。
2．了解指令流水系统的设计方式。
3。
编制一条可以流水方式运行的指令。
二．实验原理：1．硬部件的并行工作：在微指令编码上，当几个子操作的微指令码中为低电平〔有效〕的都不相同时，可以将这三个子操作的微指令码合并成一个微指令，这个微指令控制三局部硬件并行工作。
2．指令流水执行:把“使用不同硬件的操作可以同时工作〞的概念推广到相继的两条指令之间，就形成“指令的流水线执行模式〞。
这个模式下，同一时间有多条指令各自在不同的硬件中执行，而对同一条指令而言，不同时间顺序在不同的硬件中执行，这就是指令流水模式的名称来源。
要形成指令流水模式，每条指令都应该分成几个独立的子操作，当前趋指令的后几个子操作与后继指令的前几个子操作不使用同样的硬件时，系统就可设计成流水线方式。
3．实验箱系统的指令流水硬件根底：如果一条指令的最后一个微操作与取指无关，就可以把二者合并成一个微指令，这个指令的最后一个微操作与取下一条指令并行进行。
对下一条指令而言，其“取指〞与“其他操作〞在不同硬件中顺序执行——指令二级流水。
4．实验箱系统实现指令流水的技巧：一条指令的最后一个微操作与取指无关，就可以把二者合并成一个微指令。
这个原那么用微操作码表述就是：假设取指令操作〔CBFFFF〕与它前面的微操作码没有相同的位为0，那么这两个微操作码的“与〞就是二者合并后的微指令。
在程序中这条指令就会和它的后继指令形成二级流水模式。
三．实验步骤：1. 改造实验九中自己编制的指令集，使其中至少一条指令成流水方式： (1)翻开自己编制的MIC文件(2)将局部可以合并的指令修改成如下： A+W #* T2 10 C7FFEFT1 11 CBFE90 12 FFFFFF 13 FFFFFF OUTAT1 14 CBDF9F 15 FFFFFF 16 FFFFFF 17 FFFFFF以上都将原先的T0,T1指令合并，形成了指令流水。
计算机组成原理实验报告
计算机组织与体系结构课程设计报告⏹题目带移位模型机设计与实现⏹学号1062810222⏹姓名陆晓杨⏹指导老师周小芹摘要：本文主要介绍了利用微程序设计控制器的指令系统的过程，指令系统中包过IN(读数)，ADD（加），STA（存数）并，ＯＵＴ（存数），ＪＭＰ（跳转），RR(右环移), RRC(带进位右环移)，RL(左环移)，RLC(带进位左环移)，SET（置1）10条机器指令。
并详细介绍了置1操作的实现过程。
最后就本实验遇到的问题和处理方法进行了总结。
1.设计思路实现指令系统，从较小的方面来说就是实现一些基本操作的机器指令，从更小的方面来说就是写出实现机器指令的微程序。
下面给出实现指令系统的步骤：1. 设计指令系统2．根据数据通路框图画出流程图3．根据流程图和数据通路框图写出微指令4. 将二进制的微指令转换成十六进制5. 根据指令编号编写测试程序6. 实验箱连线，验证指令的正确性下面给出本次实验的数据通路图74299芯片可以实现对数据的左环移，右环移，带进位左环移，带进位右环移74181 ALU可以根据M和CN做逻辑运算和算术运算，根据s3s2s1s0的不同组合做不同的算术和逻辑运算。
DR1，DR2分别为运算器的两个输入端。
R0：寄存器PC：为程序计数器AR：地址寄存器IR: 指令寄存器，取指周期中存放从内存读出的指令RAM：内存，用存储指令和数据INPUT: 对应于试验箱上的K7~K0为，用于输入数据OUTPUT:输出数据2.设计指令系统本实验共实现10条机器指令分别为：表1助记符机器指令码说明IN 0000 0000 输入指令ADD 0001 0000 加法指令STA 0010 0000 存数指令OUT 0011 0000 输出指令JMP 0100 0000 跳转指令RR 0101 0000 不带循环右移指令RRC 0110 0000 带循环右移指令RL 0111 0000 不带循环左移指令RLC 1000 0000 带循环左移指令SET 1001 0000 置1操作3.画出流程图指令系统中的所有指令有一个公共的微指令：取指微指令，当取出微指令的时候通过判别测试字段判断指令的类型并决定程序是否需要跳转。
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
《计算机组成与系统结构》实验指导书计算机与信息工程系2013年7月目录实验概述 .......................................................... 实验项目一专用寄存器(1)........................................... 实验项目二通用寄存器.............................................. 实验项目三专用寄存器(2)........................................... 实验项目四数据输出/移位门......................................... 实验项目五微程序计数器............................................ 实验项目六运算器.................................................. 实验项目七程序计数器.............................................. 实验项目八存储器读写.............................................. 实验项目九微程序存储器读写........................................ 实验项目十中断.................................................... 实验项目十一模型计算机设计........................................实验概述一、实验目的1．加深对讲授内容的理解，通过实验来掌握计算机系统原理。
熟练地掌握计算机中每个部件的电路设计方法并完成调试和分析结果。
2．熟悉所用的仿真软件。
学会使用仿真软件上机调试电路。
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。
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上海大学计算机学院
《计算机组成原理二实验》报告十
姓名：林琦学号：xxxxxxxx 教师：王雪娟
时间：周一5-6 地点：计算机大楼609 机位：33
实验名称：十中断机制和应用（综合实验）
一、实验目的
1. 学习实验箱感知中断的硬件结构和工作原理。
2. 学习使用中断系统。
3. 学习使用扩展外设。
二、实验原理
程序中断：因“随机性”原因，使一个程序暂停执行，转而执行另一个程序，以处理随机事件，然后再返回原程序继续执行的过程成为“中断”。
中断同子程序调用有共同点：执行另一个程序，然后返回。
所以在调用另一个程序（中断服务子程序）时必须保存断点。
中断与子程序调用有一个根本区别：中断发生的时间是随机的（不可预知，但发生后应该如何处理是安排好的），而子程序调用时间是安排好的，由程序员写下的调用指令决定。
中断发生的“随机性”决定了“必须用硬件感知中断请求”、“不仅要保存断点，还必须保存现场”。
中断发生时间与正在运行的程序的无关性，使得整个系统在运行一个程序的同时，还能感知其它事件的发生！这是实时监控的技术基础、是多用户、多任务、多线程技术的关键点，因此是操作系统工作的前提，是计算机系统的“点睛”之笔！深刻理解中断系统是计算机专业人员用好计算机的必备知识！
只有“中断返回”指令和复位操作使EINT为低电平，这个低电平作用到IREQ 的SD端，使上面这个D触发器的Q端为1，作用到IACK的CD端使下面这个D触发器的Q端输出0。
CK驱动下，IREQ的Q端输出D端的INT状态。
当有中断请求时INT为0，则一个CK后Q端输出0，但这个0能否被CPU感知却要看①号“或门”是否允许它通过。
而“非取指”微指令有IREN＝1，则②号“或门”输出1，于是IREQ 的Q端无论输出0或1，①号“或门”总输出1，即不允许中断请求通过。
同时这个1又送入IACK的SD端；于是下触发器的SD和CD端的输入都是无效状态，这个触发器保持稳定。
三、实验内容
1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。
2. 编制中断服务子程序使OUT交替显示AA、BB三次后返回源程序。
源程序为实验七完成的交替显示11和55的程序。
(1). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示三次之前恢复K1K2都为1的状态。
记录OUT显示的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。
(2). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示时不恢复K1K2都为1的状态。
记录OUT显示的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。
分析上述二种显示现象的原因。
四、实验过程
实验一：
打开试验箱，切换到手动模式，按如下接线：
74LS08 ：1接K02接K13接L0（显示单元）7接GND（接地）40接+5V（电源）L0为显示单元如果产生中断信号，则L0灯不亮
实验结果：
K0K1为11时L0亮
K0K1为10时L0不亮
K0K1为00时L0不亮
K0K1为01时L0不亮
实验二:
（1）
保持实验一连线
K0K1连接11
将3改接INT
左上角的白色按钮拨0101 0000
（2）
程序框写如下程序
start:
mov a,#11h
mov r2,a ;将A备份到R2，如果延时程序中产生中断，可以通过R2知道此时OUT的输出out ;OUT显示11
mov a,#10h ;延时程序不能调用子程序，因为实验箱的栈只有一层
linqi:
sub a,#1h
mov r1,a
jz su ;延时结束后跳转到输出55
jmp linqi
su: ;输出55
mov a,#55h
mov r2,a
out ;OUT显示55
mov a,#10h ;又是一个延时程序
L7:
sub a,#1h
mov r1,a
jz start ;跳转到输出11
jmp L7
;中断程序
org 50h
mov r0,#03h ;计数，输出3次AABB后返回源程序
l1:
mov a,r0
sub a,#1h ;R0-1
jz rettt ;为0跳转到返回
mov r0,a
mov a,#aah ;OUT输出AA
out
mov a,#10h ;延时
l2:
sub a,#1h
jz l3 ;跳转到输出BB
jmp l2
l3:
mov a,#bbh
out ;OUT显示BB
mov a,#10h ;延时
l4:
sub a,#1h
jz l1 ;跳转到输出AA
jmp l4
;返回
rett:
mov a,r2
out ;将OUT的值改回中断前的值
reti
end
（3）
全速运行
程序在1155中切换显示
将k0变为0后，产生中断，保持k0为0的状态，OUT循环显示AABB 3次后继续显示AABB（K0K1不恢复）
将k0变为0后，产生中断，立刻将K0重新变为1，OUT循环显示AABB 3次后返回源程序显示1155（k0k1恢复都为1的状态），
思考题：
不可以，因为实验箱的栈只有一层。
在调用子程序的时候会进行压栈（记录原来程序的地址），如果在子程序中产生中断，会进行第二次压栈。
冲掉原来的程序地址，使程序返回时丢失地址。
四、实验体会
了解了程序转移的硬件机制，对计算机组成原理有了进一步的认知。