计算机组成原理实验知识讲解
计算机组成原理解析
计算机组成原理解析计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的基础课程，旨在介绍计算机系统的工作原理和组成结构。
本文将对计算机组成原理进行详细解析，以帮助读者更全面地理解计算机的工作原理。
一、计算机组成原理概述计算机组成原理是计算机科学的基础课程之一，主要涉及计算机的体系结构、指令系统、运算器、存储器、输入输出以及中央处理器等核心组成部分。
计算机组成原理的学习对于学习其他计算机相关课程和深入了解计算机体系结构具有重要的意义。
二、计算机体系结构计算机体系结构指计算机硬件系统中各主要部件之间的组织和联系方式。
常见的计算机体系结构包括冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。
其中，冯·诺依曼体系结构是最为常见的计算机体系结构，它由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等组成。
三、指令系统指令系统是计算机中的操作系统，用于指导计算机执行各种程序。
指令系统包括指令的格式、指令的种类、指令的寻址方式等内容。
常见的指令系统包括RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）。
四、运算器运算器是计算机中的一个重要组成部分，用于进行算术运算和逻辑运算。
运算器包括算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器（ACC）等部件。
通过ALU的计算和ACC的存储，计算机能够执行各种算术和逻辑操作。
五、存储器存储器是计算机中用于存储数据和指令的部件，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机中进行数据读写的主要存储器，而辅助存储器则用于长期存储和备份数据。
常见的主存储器包括内部存储器和高速缓存存储器。
六、输入输出系统输入输出系统是计算机与外部设备之间进行信息交互的接口。
计算机的输入输出系统包括输入设备和输出设备两部分。
输入设备用于将外部信息输入计算机，例如键盘、鼠标等；输出设备则用于将计算机处理后的结果输出给用户，例如显示器、打印机等。
七、中央处理器中央处理器（CPU）是计算机里的核心部件，负责执行计算机指令和进行数据处理。
计算机组成原理实验教程完整版课件全
02
实验原理
03
实验内容
01
实验目的
实验目的
（1）理解累加器的概念和作用。 （2）连接运算器、存储器和累加器，熟悉计算机的数据通路。 （3）掌握使用微命令执行各种操作的方法。
40
02
实验原理
数据通路总框图：
实验原理
03
实验内容
实验内容
（1）在已有电路中加入一个74LS374芯片作为累加寄存器。 （2）设计微命令，使用累加器完成一次加法运算。
目录
Contents
01
实验目的
02
实验原理
03
实验内容
01
实验目的
实验目的
1) 熟悉多思计算机组成原理网络虚拟实验系统的使用方法。 2）掌握全加器的逻辑结构和电路实现方法。
3
02
实验原理
实验原理
（1）全加器是一个三输入，两输出的逻辑部件， 三个输入：被加数Ai、加数Bi和低位的进位Ci， 两个输出：本位和Si和向高位的进位Ci+1，
实验原理
总线与微命令实验数据通路图：
实验原理
03
实验内容
实验内容
（1）运行虚拟实验系统，导入总线与微命令电路。 （2）执行A+B的微命令。 （3）设计并执行C-D的微命令。
谢谢欣赏
感谢使用计算机组成原理多思网络虚拟实验系统
实验五 累加器
基于多思网络虚拟实验系统
目录
Contents
01
实验目的
谢谢欣赏
感谢使用计算机组成原理多思网络虚拟实验系统
实验六 程序计数器
基于多思网络虚拟实验系统
目录
Contents
01
实验目的
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
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理 通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，它 具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能 都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置 ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上 的数据打入通用寄存器。可通过设置X0、X1来指 定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0-Q7接入判零电路。LED(ZD)亮时，表示当前通用 寄存器内数据为0。
A+B
CN=0，M=0 A+1 (A+B)+1
(A+B) + 1
0
0
AB
B A⊕B A B A +B A⊕B
A+AB (A+B)+AB
A-B-1
AB- 1
A+AB+ 1 (A + B )+ A B +1
A-B
A B
A+AB A+B AB-1 A+A (A+B)+A
(A+B)+A
(A+B)+AB
A+AB+1 A+B+1
一、算术逻辑运算单元实验
4.实验步骤 (2)不带进位位加法 74LS181的M=0，CN=1，S3S2S1S0=1110，则 74LS181工作在无进位位加法运算状态，运算为 F=A加B 本实验中，A=33H，B=55H 应得结果为：F=33H加55H=88H LED显示结果：88H 结果正确？
一、算术逻辑运算单元实验
一、算术逻辑运算单元实验
计算机组成原理全部实验
一、实验目的
1．掌握简单运算器的数据传输方式。
3、P0K、P1K、P2K都置成系统方式；
4、信号连接线必须一一对应连接好。即在实验机左上方的信号接口与实验机右下方的信号接口分别一一对应连接。
左上方右下方
地址指针―――――――――――地址指针
地址总线―――――――――――地址总线〔在实验机右侧中部〕
数据总线―――――――――――数据总线〔在实验机右侧中部〕
运算暂存器DR1―――――――――运算暂存器DR1
运算暂存器DR2―――――――――运算暂存器DR2
微地址―――――――――――――微地址
检查完毕可以通电；
注意事项：
1、电脑屏幕上所有的按钮与实验机上的按钮完全对应。
2、在做实验时，要保证总线不发生冲突。即对总线操作时只有一个操作状态有效。
3、运算器、存储器、数据通路，三个实验按操作步骤操作即可
实验前把TJ，DP对应的逻辑开关置成11状态〔高电平输出〕，并预置以下逻辑电平状态：/ALU－BUS＝1，/PC－BUS＝1，R0－BUS＝1，R1－BUS＝1，R2－BUS＝1时序发生器处于单拍输出状态，实验是在单步状态下进行DR1，DR2的数据写入及运算，以便能清楚地看见每一步的运算过程。
实验步骤按表1进行。实验时，对表中的逻辑开关进行操作置1或清0，在对DR1，DR2存数据时，按单次脉冲P0〔产生单拍T4信号〕。表1中带X的为随机状态，无论是高电平还是低电平，它都不影响运算器的运算操作。总线D7－D0上接电平指示灯，显示参与运算的数据结果。简单运算器的数据传送通路。
计算机组成原理详解
计算机组成原理详解计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要基础学科，它研究计算机硬件系统的各个组成部分以及它们之间的相互关系。
本文将以问题-解决的方式，详细阐述计算机组成原理的各个方面。
一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是指计算机硬件系统的组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。
其中，中央处理器负责执行各种计算和控制操作，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于接收外部信号，输出设备用于显示计算结果或向外部发送信号。
二、计算机组成原理的关键技术1. 计算机指令系统计算机指令系统是计算机最基本的工作方式，它由指令集、寻址方式和指令执行流程等构成。
指令集是计算机能够执行的全部指令的集合，不同的计算机体系结构有不同的指令集。
寻址方式是指计算机执行指令时如何找到指令所需的操作数和结果存放的位置。
指令执行流程是指计算机按照指令顺序执行，逐条完成计算任务。
2. 计算机运算方法计算机运算方法包括算术运算和逻辑运算。
算术运算是对数据进行数字计算，包括加法、减法、乘法和除法等。
逻辑运算是对数据进行判断和比较，包括与、或、非和异或等。
计算机通过算术运算单元（ALU）和逻辑运算单元（ALU）来实现这些运算。
3. 计算机存储系统计算机存储系统用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机能够直接访问的存储空间，通常采用随机存储器（RAM）或只读存储器（ROM）。
辅助存储器是主存储器之外的存储设备，例如硬盘、光盘和磁带等。
4. 计算机输入输出系统计算机输入输出系统用于实现计算机与外部设备的数据交换，包括输入设备和输出设备。
输入设备用于将外部数据传输到计算机中，常见的有键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备用于将计算机处理的结果显示或输出到外部，常见的有显示器、打印机和音响等。
5. 计算机控制系统计算机控制系统用于协调和控制计算机系统的各个部件，包括指令控制、时序控制和数据传输控制等。
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。
计算机组成原理重点难点解析精心整理
计算机组成原理部分１．１计算机系统硬件（Hardware）计算机的实体部分，可以实现计算机最基本的操作行为。
软件（Software）使计算机实现各种功能的程序集合。
包括系统软件、应用软件两大类。
高级语言计算机系统层次结构三级层次结构的计算机系统将高级语言程序先翻译成汇编语言程序第三级（高级语言程序）１．３计算机的基本组成运算器：实现数据处理的部件完成最基本的算术逻辑运算ALU (Arithmetic and Logic Unit）＋Registers＋DataPath运算器与机器字长（字的概念）的关系性能指标：MIPS简单运算器结构图存储器：实现数据存储的部件保存程序和数据（二进制信息）存储单元：地址的概念：每一个字节单元拥有一个唯一的地址（索引）存储器的工作方式：读、写存储器结构简图１．３计算机的基本组成控制器：实现控制功能的部件提供各部件工作所需的控制信号，控制计算机其他部件协同工作指令部件（Instruction Register，Instruction Decoder）指令顺序控制（Program Counter）时序逻辑部件（Clock，Timer，Sequencing Logic）控制信号生成部件（Control Signal Generator or Control Memory）控制器结构简图１．３计算机的基本组成输入输出：实现数据交换的部件实现计算机内部与外界（其他系统或人类）的信息交换实现数据交换的设备：输入设备、输出设备接口标准与接口部件计算机整体结构简图SRAMT 5DRAMCsC保持状态：字选线低电平，内部保持稳定状态。
但电容有漏电流，状态不能长久保持新（再生）。
DRAMDRAMD线上的电压在读出过程中的变化情况预充电二维地址结构（AAA二维地址结构（DRAM存储器芯片结构总结SRAM普遍采用全地址线方式，即芯片地址管脚安排了内部所需要的全部行地址和列地址。
芯片采用片选信号CS。
计算机组成原理实验教程
计算机组成原理实验教程计算机组成原理实验是计算机科学与技术专业中非常重要的一门实践课程。
通过实验，学生可以深入了解计算机的基本构成和工作原理，并且培养实际操作的能力。
本教程旨在提供一系列详细的实验指导，帮助学生顺利完成计算机组成原理实验。
序言计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，作为理论和实践相结合的实验教程，对于学生深入了解计算机的内部结构和工作原理至关重要。
本教程将介绍计算机组成原理实验的基本内容和实验报告的撰写要求，帮助学生更好地掌握实验技巧和理论知识。
实验一：数字逻辑电路设计与仿真本实验旨在让学生学会使用Verilog HDL设计数字逻辑电路，并通过仿真验证电路的正确性。
首先，学生需要了解Verilog HDL的基本语法和仿真工具的使用方法。
然后，根据实验要求，设计并仿真一个简单的数字逻辑电路，如全加器或比较器。
最后，学生需要撰写实验报告，详细介绍电路设计的过程、仿真结果和分析。
实验二：单周期CPU设计与实现本实验要求学生设计并实现一个单周期的CPU。
在实验过程中，学生需要了解指令的执行过程和控制信号的生成原理，设计CPU的数据通路和控制逻辑，并编写Verilog HDL代码进行实现。
实验完成后，学生需要进行功能仿真和时序仿真，验证CPU的正确性和性能。
实验报告应包括CPU设计的思路、关键问题的解决方法和仿真结果的分析。
实验三：多周期CPU设计与实现本实验要求学生进一步完善CPU的设计，实现一个多周期的CPU。
在实验过程中，学生需要改进单周期CPU的设计，引入时序控制信号和状态机，实现指令的多周期执行。
实验完成后，学生需要进行功能仿真和时序仿真，验证CPU的正确性和性能提升。
实验报告应包括多周期CPU设计的过程、关键问题的解决方法和仿真结果的分析。
实验四：流水线CPU设计与实现本实验要求学生设计并实现一个流水线CPU。
在实验过程中，学生需要了解流水线技术的基本原理和数据冒险的处理方法，设计流水线CPU的数据通路和控制逻辑。
计算机组成原理实验讲义(15-6)
计算机科学学院计算机组成原理实验指导书（适用于计算机科学学院所有专业）计算机系统结构教研室2015年6月修订目录第1章TEC-8计算机硬件综合实验系统 (1)1.1TEC-8实验系统的用途 (1)1.2TEC-8实验系统技术特点 (1)1.3TEC-8实验系统组成 (1)1.4逻辑测试笔 (2)1.5TEC-8实验系统结构和操作 (2)1.6模型计算机指令系统 (5)1.7开关、按钮、指示灯 (6)1.8实验准备 (7)第2章计算机组成原理基本实验 (10)2.1运算器组成实验 (10)2.2双端口存储器实验 (14)2.3数据通路实验 (18)2.4微程序控制器实验 (22)第1章TEC-8计算机硬件综合实验系统1.1TEC-8实验系统的用途TEC-8计算机硬件综合实验系统，以下简称TEC-8实验系统，是清华大学科教仪器厂生产的一个专利产品，专利号ZL200720149391.9。
它用于数字逻辑与数字系统、计算机组成原理、计算机体系结构三门课程的实验教学，也可用于数字系统的研究开发，为提高学生的动手能力、培养学生的创新精神提供了一个良好的舞台1.2TEC-8实验系统技术特点⑴模型计算机采用8位字长、简单而实用，有利于学生掌握模型计算机整机的工作原理。
通过8位数据开关用手动方式输入二进制测试程序，有利于学生从最底层开始了解计算机工作原理。
⑵指令系统采用4位操作码，可容纳16条指令。
已实现加、减、与、加1、存数、取数、条件转移、无条件转移、输出、中断返回、开中断、关中断和停机等14条指令，指令功能非常典型。
⑶采用双端口存储器作为主存，实现数据总线和指令总线双总线体制，实现指令流水功能，体现出现代CPU设计思想。
⑷控制器采用微程序控制器和硬连线控制器2种类型，体现了当代计算机控制器技术的完备性。
⑸微程序控制器和硬连线控制器之间的转换采用独创的一次全切换方式，切换不用关掉电源，切换简单、安全可靠。
⑹控制存储器中的微代码可用PC计算机下载，省去了E2PROM器件的专用编辑器和对器件的插、拔。
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。
计算机组成原理详解,掌握计算机核心知识
计算机组成原理详解，掌握计算机核心知识计算机组成原理是计算机科学中的重要基础知识，它涉及到计算机的硬件和软件组成部分，关系到计算机如何工作和运行。
在计算机科学与技术领域，计算机组成原理是必备的核心知识点。
本文将对计算机组成原理进行详细的解析，帮助读者全面了解计算机的核心构成和工作原理。
一、计算机组成原理概述计算机组成原理研究的是计算机硬件系统的组成和运行原理，涉及到电子学、计算机结构、操作系统和编程语言等诸多领域。
计算机组成原理主要包括计算机的基本组成、数据的表示和操作、指令的执行过程、存储器系统、输入输出系统等方面的内容。
1.1 计算机的基本组成计算机的基本组成包括中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备。
中央处理器负责执行指令和进行数据处理，存储器用于存储程序和数据，输入输出设备用于与外部环境进行信息交互。
1.2 数据的表示和操作计算机中的数据以二进制形式表示，包括整数、实数、字符、图像等。
计算机通过运算器执行算术运算和逻辑运算，实现对数据的处理和操作。
1.3 指令的执行过程计算机的指令是由一系列二进制代码表示的，指令的执行过程包括指令的取指、指令的解码和指令的执行三个步骤。
计算机通过控制器对指令进行解码和执行，完成程序的运行。
1.4 存储器系统计算机的存储器系统包括主存储器和辅助存储器。
主存储器用于存储程序和数据，辅助存储器用于扩展存储容量和数据的备份。
1.5 输入输出系统计算机的输入输出系统用于与外部设备进行数据交换，包括输入设备和输出设备。
输入设备将外部信息转换为计算机可识别的形式，输出设备将计算机处理结果转换为人类可理解的形式。
二、计算机硬件的工作原理计算机硬件是计算机组成原理研究的核心内容，它包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，这些硬件协同工作，完成各种计算任务。
2.1 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等。
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）。
(完整版)计算机组成原理知识点总结
第2章数据的表示和运算主要内容：（一）数据信息的表示1.数据的表示2.真值和机器数（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示。
2.定点数的运算：定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法。
（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构2.3 浮点数的表示和运算2.3.1 浮点数的表示（1）浮点数的表示范围•浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M·RE其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数（底）”，而且R为一常数，一般为2、8或16。
在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。
浮点数的机内表示浮点数真值：N=M ×2E浮点数的一般机器格式：数符阶符阶码值 . 尾数值1位1位n位m位•Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。
•E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位EJ，设置在E的最高位上，用来表示正阶或负阶。
•M为尾数，有m位，为一个定点小数。
Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。
•为了保证数据精度，尾数通常用规格化形式表示：当R＝2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于0.5。
对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。
浮点数的机内表示阶码通常为定点整数，补码或移码表示。
其位数决定数值范围。
阶符表示数的大小。
尾数通常为定点小数，原码或补码表示。
其位数决定数的精度。
数符表示数的正负。
浮点数的规格化字长固定的情况下提高表示精度的措施：•增加尾数位数（但数值范围减小）•采用浮点规格化形式尾数规格化：1/2≤M <1 最高有效位绝对值为1浮点数规格化方法：调整阶码使尾数满足下列关系：•尾数为原码表示时，无论正负应满足1/2 ≤M <1即：小数点后的第一位数一定要为1。
计算机组成原理详解
计算机组成原理详解计算机组成原理是研究计算机系统的组成和工作原理的学科，它涉及计算机硬件和软件的各个方面，包括计算机的组件、功能模块、数据传输和处理等等。
在本文中，我们将详细介绍计算机组成原理的相关知识。
一、计算机的基本组成计算机是由硬件和软件两个部分组成的。
硬件部分包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备和各种接口。
而软件部分则包括操作系统、应用软件和系统软件等。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行计算机的各种指令和数据处理操作。
CPU由控制器和运算器组成，其中控制器负责指令的解码和执行，而运算器负责数据的运算和处理。
2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令。
根据存储介质的不同，存储器可分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器用于存储当前正在执行的程序和数据，而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。
3. 输入设备和输出设备输入设备用于向计算机输入数据和指令，常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。
而输出设备则用于将计算机处理后的结果展示给用户，如打印机、显示器和音响等。
二、数据传输与控制数据传输是计算机组成原理中的重要内容之一，它指的是计算机内部和外部各个部件之间的数据传输和交换。
计算机通过总线系统实现各个组件之间的通信和数据传输。
1. 内部总线内部总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道，包括地址总线、数据总线和控制总线等。
地址总线用于传输指令和数据的地址，数据总线用于传输数据本身，而控制总线则用于传输控制信号。
2. 外部总线外部总线是计算机与外部设备之间进行数据传输的通道，包括系统总线、I/O总线和存储总线等。
系统总线连接CPU、内存和I/O设备，用于传输指令和数据。
I/O总线则用于连接输入设备和输出设备，实现数据的输入和输出。
三、指令的执行过程计算机执行程序的过程可以简化为取指令、译码、执行和存储结果等几个步骤。
具体流程如下：1. 取指令CPU从内存中取出一条指令，并将其存储在指令寄存器中。
计算机组成原理实践基础知识入门
计算机组成原理实践基础知识入门计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程之一，是指对计算机硬件系统进行分析和研究的一门学科。
它涵盖了计算机的各个组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等，并研究它们之间的协作和工作原理。
本文将介绍计算机组成原理的实践基础知识，帮助读者初步了解这个领域的重要概念和技术。
一、计算机的基本组成计算机由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器、存储器、输入输出设备等，而软件则包括系统软件和应用软件。
它们共同协作，完成各种计算和处理任务。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是一台计算机的核心部件，它执行指令、进行运算和控制其他设备的工作。
中央处理器由运算器和控制器组成，分别负责运算和控制任务。
2. 存储器存储器用于存储和读取数据。
计算机的存储器分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器是计算机的主要工作区域，用来存储正在执行的程序和数据；而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。
3. 输入输出设备输入输出设备用于与计算机进行信息的交互。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备则包括显示器、打印机等。
通过输入输出设备，用户可以向计算机输入数据，并从计算机获取处理结果。
二、计算机指令与运算计算机指令是计算机执行任务的基本操作单位。
它们由操作码和操作数组成。
操作码指明了所要执行的具体操作，而操作数则为操作提供了必要的数据。
1. 运算指令运算指令用于进行数值运算。
常见的运算指令包括加法、减法、乘法和除法等操作。
这些指令通过中央处理器的运算器执行。
2. 逻辑指令逻辑指令用于进行逻辑运算。
逻辑运算包括与、或、非、异或等操作，用于判断条件和进行逻辑推理。
3. 数据传输指令数据传输指令用于在内存和寄存器之间传输数据。
这些指令将数据从一个位置复制到另一个位置，用于数据的存储和读取操作。
三、计算机的工作原理计算机按照指令的顺序执行任务，它的工作原理可以用以下步骤来概括：1. 取指令（Fetch）计算机从存储器中获取指令，并将其存储在中央处理器的指令寄存器中。
《计算机组成原理》实验1寄存器试验,2运算器试验
《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。
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成绩：计算机原理实验室实验报告
课程：计算机组成原理
姓名：姜香玉
专业：网络工程
学号：132055215
日期：2015年12月
太原工业学院
计算机工程系
实验一：运算器实验
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）实现电路图：
1.设计并验证4位算数逻辑单元的功能
2.实现8位算数逻辑单元
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）（一）验证了基本要求,实现了设计并验证4位算数逻辑单元、实现输入输出锁存、实现8位算数逻辑单元的功能.
运行结果：图一
图二：
（二）思考问题：单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同
答：单总线结构：对这种结构的运算器来说，在同一时间内，只能有一个操作数放在单总线上。
为了把两个操作数输入到ALU，需要分两次来做，而且还需要A，B两个缓冲寄存器。
这种结构的主要缺点是操作速度较慢。
虽然在这种结构中输入数据和操作结果需要三次串行的选通操作，但它并不会对每种指令都增加很多执行时间。
只有在对全都是CPU寄存器中的两个操作数进行操作时，单总线结构的运算器才会造成一定的时间损失。
但是由于它只控制一条总线，故控制电路比较简单。
双总线结构：在这种结构中，两个操作数同时加到ALU进行运算，只需一次操作控制，而且马上就可以得到运算结果。
两条总线各自把其数据送至ALU的输入端因而
实验二：寄存器实验
实验三：输入输出实验
实验环境ISIS仿真软件实验日期2015.11 实现方法：
实验（1）
实验（2）
实验结果分析
实验四：微程序控制器实验
实验环境PC机＋Win7＋proteus仿真器实验日期2015.12一．实验内容
基本要求：
1.掌握微程序控制器工作原理
2设计并实现指令的微程序片段
二．理论分析或算法分析
程序查询方式是最简单、经济的I/O方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与CPU进行传送的数据信息；另一个是供进行传送的数据信息；另一个是供CPU查询的设备状态寄存器，这个寄存器由多个标志位组成，其中最重要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。
当要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。
当CPU得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行I/O传送。
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）
实验电路图
准备读取下一个数据：
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）过程分析：
在输入设备准备好数据时，发出一个选通信号KEY-BUS，将数据通过总线接收器74LS245送入总线，然后通过总线把数据传送到锁存器74LS373（图中的U2），同时将D触发器U3:B的Q输出端置为1（即灯READ_NEXT亮），表示接口中已经有数据（即准备就绪）。
CPU要从外设输入数据时，先执行输入指令读取状态字，如READ_NEXT=1，再执行输入指令从锁存器中读取数据，同时把DE_C2D 置为1，表示可以准备从外设接收下一个数据；如果READ_NEXT=0；则踏步等待，直至READ_NEXT=1为止。
五．结论
通过本次实验，我掌握了程序查询的基本思想以及工作流程。
通过仿真电路，虽然实验中遇到问题，但在老师和同学的帮助下，最终还是实现了程序查询方式的输入接口和输出接口的工作流程仿真，完成了本次实验。
实验五：微程序设计实验
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）（一）验证了基本要求,实现了设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的功能.
五．结论
完成了本次实验要求的设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的内容，并了解微程序执行过程，微程序即实现程序的一种手段，具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。
每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。
在有微程序的系统中，CPU内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段。
当CPU执行机器指令时，会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能。