计算机组织与结构实验报告 CQUPT
计算机体系结构实验报告
计算机体系结构实验报告实验目的：1.掌握计算机体系结构的基本概念和组成部分2.学会使用模拟器对计算机性能进行测试和优化3.理解计算机指令的执行过程和流水线工作原理4.掌握计算机性能指标的测量方法和分析技巧实验材料和工具：1.一台个人电脑2.计算机体系结构模拟器3.实验指导书和实验报告模板实验步骤：1.搭建计算机系统：根据实验指导书提供的指导，我们搭建了一个简单的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、内存和输入输出设备。
2.编写测试程序：我们编写了一段简单的测试程序，用于测试计算机系统的性能。
3.运行测试程序：我们使用模拟器运行测试程序，并记录测试结果。
模拟器可以模拟计算机的执行过程，并提供各种性能指标的测量功能。
4.分析和优化：根据测试结果，我们对计算机系统的性能进行分析，并尝试优化系统设计和测试程序，以提高性能。
实验结果：通过测试程序的运行和性能指标的测量，我们得到了如下结果：1.计算机的时钟频率：根据模拟器显示的结果，我们得知计算机的时钟频率为1000MHz。
2. 指令执行时间：我们计算了测试程序的平均执行时间，得到了结果为5ms。
4.流水线效率：我们通过模拟器提供的流水线分析功能，得到了计算机流水线的平均效率为80%。
实验分析：根据测试结果1.提高时钟频率：通过增加时钟频率可以加快计算机的运行速度。
我们可以尝试调整计算机硬件的设计和制造工艺，提高时钟频率。
2.优化指令执行过程：我们可以通过优化指令的执行过程，减少执行时间。
例如，并行执行多个指令、增加指令缓存等。
3.提高流水线效率：流水线是提高计算机性能的关键技术，我们可以通过增加流水线级数和优化流水线结构，提高流水线效率。
4.增加并行计算能力：并行计算是提高计算机性能的重要途径，我们可以尝试增加计算机的并行计算能力，例如增加处理器核心的数量。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了计算机体系结构的工作原理和性能指标。
通过模拟器的使用，我们学会了对计算机性能进行测试和进行性能优化的方法。
计算机系统结构实验报告
计算机系统结构实验报告实验目的：掌握计算机系统的基本结构和工作原理，了解计算机系统的组成部分及其相互关系。
实验仪器和材料：计算机硬件设备（主机、硬盘、内存、显卡等）、操作系统、实验指导书、实验报告模板。
实验原理：实验步骤：1.搭建计算机硬件设备，将主机、硬盘、内存、显卡等组装连接好。
2. 安装操作系统，如Windows、Linux等。
3.启动计算机，进入操作系统界面。
4.打开任务管理器，查看CPU的使用情况。
5.打开任务管理器，查看内存的使用情况。
6.运行一些应用程序，观察CPU和内存的使用情况。
7.尝试使用输入输出设备，如键盘、鼠标等。
实验结果：通过实验，我们可以观察到计算机系统的硬件部分和软件部分的工作情况。
通过任务管理器，我们可以查看到CPU的使用情况和内存的使用情况。
在运行应用程序时，我们可以观察到CPU和内存的使用情况的变化。
通过使用输入输出设备，我们可以与计算机进行交互操作。
实验分析：从实验结果可以看出，计算机系统的硬件部分和软件部分都是相互关联的。
CPU作为计算机的核心部件，负责执行各种指令，通过数据传输和计算来完成各种操作。
而内存则用于存储数据和程序，通过读写操作来完成对数据的处理。
硬盘则用于长期存储数据。
操作系统则是计算机系统的管理者，通过调度CPU和内存的使用来实现对计算机资源的分配。
结论：计算机系统是由硬件和软件部分组成的，其中硬件部分包括CPU、内存、硬盘等，软件部分包括操作系统、应用程序等。
计算机系统通过CPU 的运算和数据传输来实现各种操作。
通过实验，我们可以观察到计算机系统的工作情况，并深入了解计算机系统的组成和工作原理。
实验总结：通过本次实验，我们对计算机系统的基本结构和工作原理有了更深入的了解。
实验中，我们搭建了计算机硬件设备，安装了操作系统，并通过观察和分析实验结果，进一步认识到计算机系统的组成部分和各部分之间的相互关系。
通过操作输入输出设备，我们还实践了与计算机进行交互操作的过程。
计算机结构与组成实验报告
大连理工大学本科实验报告课程名称：计算机组成与结构实验学院（系）：软件学院专业：软件工程班级：0 8 2 1班学号：200891239学生姓名：姜晓宇2010年7月3日实验项目列表大连理工大学实验报告学院（系）：软件学院专业：软件工程班级：0821班姓名：姜晓宇学号：200892139组：___实验时间：第12周实验室：C区108实验台：9指导教师签字：成绩：部件实验—总线数据传输实验一、实验目的了解总线的作用及数据传输的原理实验要求将两个需要交换的数据分别写入373和374中进行储存，再使用RAM作为第三方介质来交换这两个数据。
二、实验原理和内容（含CPU 结构框图其中要把信号连线加方向标，并要把IR寄存器与微译码器联系起来。
）实验原理三态门、锁存器、寄存器、RAM之间的数据传输均要先使OE有效，将数据输出到总线上，然后数据接受方从总线上将数据写入或锁存。
同时根据脉冲信号的有效性来控制输入或输出以及交换数据的进行，并且以三态门来隔离总线对数据的干扰。
CPU结构框图如下：开关输入显示灯上图中，RAM采用XC2S150内部的RAM组件，它为512×8，有10位地址（A9~A0），8位数据，四根控制线：CLK—时钟（MCLK），在有跳变时才执行。
行写入或改变读出内容；EN—允许MEN（S15，1有效）；WE写入MWR（S16，1有效）；RST复位（不用）。
由于该RAM的输出不为三态，故加入MOE（S23,1有效）作为三态控制。
DB为数据总线，接CI（7—0）。
244为三态门，用于从开关（S7-S0）输入数据到总线上，OE（S13，1有效）三态输出允许，373为三态输出的透明锁存器，GT（S11,1有效）为三态输出允许，374为带三态输出的寄存器，CK,(s10,打入脉冲）为时钟，OE（S9,1有效）三态输出允许。
377为8位寄存器，CK为时钟，EN（S8,1有效）时钟允许，377输出接8个LED（L7-L0)。
计算机组织与结构实验报告
计算机组织与结构实验报告实验一：学习计算机组成部件及主板结构一．实验目的1.了解计算机的主要部件2.掌握放置在主板中的器件的位置与结构特征二．实验内容1.根据老师的讲解与实物示意图，观察并确定各个放置在主板中的器件的名称，了解计算机内部的组织结构。
中央处理器，芯片组，主存储器，4个SerialATA接口，PCI-Express X16图形连接器，2个PCI-Express X1连接器，10/100网络接口，5.1环绕声音频接口，4个PCI连接器，８个高速USB２.０端口，ｉｎｔｅｌ超静冷却部件。
整体示意图：局部示意图：2.能够默记下各个器件的位置与名称。
3.了解各个器件的主要功能与应用。
1)中央处理器CPU由于大规模集成电路的发展，芯片制作可以将运算器与控制器集成在一个芯片之内，即中央处理器，它是计算机的核心组件，负责程序的执行。
它由完成算数及逻辑运算的单元ALU以及控制程序执行的控制单元CU构成。
2)芯片组由南桥与北桥共同构成，其中，北桥将CPU与高速部件如主存、显卡连接在一起，而南桥负责连接低速外设总线，如低速PCI总线设备。
3)主存储器保存正在执行的程序及所用的数据。
4)SerialATA接口用于连接高速外围存储器，如硬盘。
5)高速USB２.０端口连接USB设备6)ｉｎｔｅｌ超静冷却部件用于控制风扇速度，降低噪声级别。
三．实验小结我们不仅要从理论上理解计算机的组织结构与主要部件，还要从实践中加以巩固。
直观观察主板上的相关器件，并且动手操作拆装，有助于加深理解现代微型计算机的完美结构。
实验二：C程序的翻译与执行一．实验目的1.掌握从高级语言编写的程序源码到机器可执行的目标代码，需要经过的几个关键处理环节。
2.理解各个环节的相关原理。
二．实验内容1.打开Microsoft Visual C++ 6.0 新建一个源程序文件2.输入一个简单的源程序#include<stdio.h>#include<math.h>void main(){int a,b,c;float s,area;printf("input a,b,c:");scanf("%d,%d,%d",&a,&b,&c);if (a+b>c&&a-b<c){printf("they can make t\n");s=(a+b+c)/2.0;area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));printf("area=%f\n",area);}else printf("they can't make it\n");}3.编译、链接、运行此程序运行结果：三．实验小结1.编译，由C编译器对一个C程序源码进行编译，将其翻译成机器可懂得的符号形式，又成为汇编语言程序。
计算机组成结构的实验报告
计算机组成结构的实验报告随着社会的发展,计算机工业空前大发展.各种各样的计算机如雨后春笋般被研制出来.但究其本质,计算机都是由硬件和软件组成.其中软件是相对机器硬件而言的.它是指存储在某种介质上的程序,可分为系统软件和应用软件.那么什么是计算机的硬件系统呢?经过学习,我了解到计算机的硬件大致可分为以下几个基本组件:(1)中央处理器:既常说的CPU，是一台计算机的运算核心和控制核心。
主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU最核心的功能单元是寄存器.CPU的主要性能指标为字节,时钟频率和缓存.主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。
CPU的主频与CPU实际的运算能力是没有直接关系。
当然，主频和实际的运算速度是有关的，只能说主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。
外频外频是CPU的基准频率，单位也是MHz。
CPU的外频决定着整块主板的运行速度。
CPU的位和字长位：在数字电路和电脑技术中采用二进制，代码只有“0”和“1”，其中无论是“0”或是“1”在CPU中都是一“位”。
字长：电脑技术中对CPU在单位时间内(同一时间)能一次处理的二进制数的位数叫字长。
所以能处理字长为8位数据的CPU通常就叫8位的CPU。
同理32位的CPU就能在单位时间内处理字长为32位的二进制数据。
字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。
字长的长度是不固定的，对于不同的CPU、字长的长度也不一样。
8位的CPU一次只能处理一个字节，而32位的CPU一次就能处理4个字节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字节。
缓存大小也是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。
实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。
计算机系统结构实验报告
计算机系统结构实验报告计算机系统结构实验报告引言：计算机系统结构是计算机科学领域中的重要课题，它研究计算机硬件和软件之间的关系，以及如何优化计算机系统的性能和效率。
本实验报告旨在介绍我们小组在计算机系统结构实验中的设计和实现过程，以及所获得的实验结果和经验。
一、实验目的计算机系统结构实验的目的是通过设计和实现一个简单的计算机系统，加深对计算机硬件和软件之间关系的理解，以及掌握计算机系统的组成和工作原理。
具体目标包括：1. 理解计算机系统的层次结构和组成部分。
2. 理解指令集架构和微指令集架构的区别。
3. 设计和实现一个简单的计算机系统，包括处理器、存储器和输入输出设备。
4. 测试和验证计算机系统的功能和性能。
二、实验设计与实现1. 计算机系统结构设计我们设计了一个基于冯·诺依曼体系结构的计算机系统，包括中央处理器（CPU）、存储器和输入输出设备。
CPU由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责指令的解码和执行，算术逻辑单元负责数据的运算和逻辑操作。
存储器用于存储指令和数据，我们选择了静态随机存储器（SRAM）作为主存储器。
输入输出设备包括键盘、显示器和磁盘。
2. 指令集架构设计我们选择了经典的冯·诺依曼指令集架构作为基础，定义了一套简单的指令集，包括算术运算、逻辑运算和数据传输等指令。
我们还设计了一套微指令集架构，用于实现指令的执行过程。
微指令集中包含了各种控制信号和操作码，用于控制CPU的工作。
3. 硬件设计与实现我们使用硬件描述语言（HDL）进行硬件设计和实现。
通过使用HDL，我们可以描述和模拟计算机系统的各个组成部分，并进行功能验证和性能分析。
我们使用Verilog HDL进行设计和实现，借助Verilog仿真器进行功能验证。
4. 软件设计与实现除了硬件设计和实现，我们还编写了一些软件程序，用于测试和验证计算机系统的功能和性能。
我们编写了一些简单的程序，包括算术运算、逻辑运算和数据传输等，用于测试CPU的指令执行和数据处理能力。
计算机组织与结构实验报告 CQUPT
计算机组织与结构实验报告目录实验一 Hamming码 (2)实验二乘法器 (4)实验三时序部件 (6)实验四 CPU算术逻辑单元实验 (6)实验五 CPU指令译码器实验 (7)实验六 CPU微程序控制器实验 (10)实验七&八 CPU实验_无流水无cache (16)实验一 Hamming码观察实验现象并记录相应数据输入输出规则对应如下：1．输入的8位操作数对应开关SD15~SD8，编码后的hamming码在灯A0～A12上体现。
2．开关SA0是控制位，待校验的13位数据对应SD7～SD0与SA5～SA1。
3．比较的结果在灯R4～R0上体现。
如对8位数据10101100进行hamming编码和校验。
1、先手工计算校验位P5～P1＝___10111_____，编码后的hamming码为___1101001101011____________。
2、拨动开关SD15～SD8输入10101100，观察灯A12～A0＝_____1101001101011________，看是否与自己手工计算的hamming码相符。
3、输入待校验的13位数据，假设输入1111001101011。
拨动开关SA0为1开始校验，拨动SD7～SD0设置为11110011（13位数据中的高八位），SA5～SA1设置为01011(13位中的低5位)。
观察灯R4~R0＝_ ___11011___，也就是校验结果的值。
4、比较编码后的hamming码和校验的hamming码，发现第_11_ 位数据错误，手工计算S＝_____11011____，和3中观察到的R4~R0是否相符。
5、可以输入其他位错误的校验数据观察结果值S是否正确。
6、1～5做完后，重新输入新的8位数据做实验，并填写表1.1.4。
表1.1.4思考题：1、根据8位数据位的hamming编码原理，写出16位数据位的编码原理。
只实现一位纠错两位检错，根据数据位k与校验位r的对应关系，16位数据位需要6位校验位，可表示为H22H24…H2H1。
计算机组成与结构 实验报告
南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级k多媒体121实验学生姓名冯逸翔学号*********实验地点信息楼A115实验三主存储器扩展实验同组同学吴臻实验日期2014.12.04 实验仪器号一、实验目的1．掌握TEC-XP+机的主存储器的组成及地址空间范围。
2．掌握主存储器扩展的方法；掌握主存储器与CPU的连接方法。
3．熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的同异之处。
4．加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。
二、实验内容1.设计扩展8K字存储器容量的线路图，标明数据线、地址线和控制信号的连接关系。
2.扩展教学机的存储器空间，为扩展存储器选择一个地址，并注意读写等控制信号的正确状态。
3.用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58C65）在读写上的异同。
4.用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确。
5.用监控程序的A命令编写一段程序，对扩展存储器EEPROM（58C65）进行读写，用D命令查看结果是否正确；如不正确，分析原因，改写程序，重新运行。
三、实验步骤与结果1.用D、E命令查看修改，比较6116和58C65差异。
2.用A命令编写一段程序，对6116进行写操作，并用D命令查看。
3.用A命令编写一段程序，对58C65进行写操作，并用D命令查看。
4.A2000、G2000以及A4000、G4000实验过程：实验1：E2000 D2000 断电前D2000 断电后数值改变E4000 D4000 断电前D4000 断电后数值不变实验2：<1>在命令行提示符状态下输入：A 2000↙2000： MVRD R0，AAAA2002： MVRD R1，55552004： AND R0，R12005： RET2006：<2>在命令行提示符状态下输入：T 2000TT<3>在命令行提示符状态下输入：G 2000<4>在命令行提示符状态下输入：R实验3：A4000MVRD R0，0000 MVRD R2，0100 MVRD R3，4100 STRR [R3]，R0 INC R0INC R3DEC R2JRNZ 4006 4006H RETA4000PUSH R3MVRD R3，FFFF DEC R3JRNZ 4203POP R3RETA4000MVRD R0，0000 MVRD R2，0100 MVRD R3，4100 STRR [R3]，R0 CALA 2200INC R0INC R3DEC R2JRNZ 4006 4006H RETA4000PUSH R3MVRD R3，FFFFDEC R3JRNZ 4203POP R3RET实验4：A20002000：MVRD R0,12342002：MVRD R1,55552004：ADD R0，R12005：RET2006：G2000 截图,无须断电即可运行A40004000：MVRD R0,12344002：MVRD R1,55554004：ADD R0，R14005：RET4006：G4000 无法运行需断电重启之后方可运行。
计算机系统结构 实验报告
计算机系统结构实验报告计算机系统结构实验报告一、引言计算机系统结构是计算机科学中的重要领域，它研究计算机硬件和软件之间的关系，以及如何设计和优化计算机系统的组成部分。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解计算机系统结构的原理和实践应用。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建一个简单的计算机系统，实践理论知识，加深对计算机系统结构的理解。
具体目标包括：1. 学习和掌握计算机系统的基本组成部分，如中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。
2. 理解计算机指令的执行过程，包括指令的获取、解码和执行。
3. 掌握计算机系统的性能评估方法，如时钟周期、吞吐量和响应时间等。
三、实验过程1. 搭建计算机系统首先，我们需要准备计算机系统的各个组成部分。
将中央处理器、内存、输入输出设备等逐一连接起来，确保它们能够正常工作。
然后，将操作系统安装到计算机系统中，以便后续的实验操作。
2. 执行指令在搭建好计算机系统后，我们可以开始执行指令了。
通过输入指令，计算机系统将按照指令的要求进行相应的操作。
我们可以观察指令的执行过程，包括指令的获取、解码和执行。
同时，我们还可以通过性能评估方法，如时钟周期、吞吐量和响应时间等，评估计算机系统的性能。
3. 优化计算机系统在观察和评估计算机系统的性能后，我们可以根据实验结果进行优化。
例如，我们可以调整计算机系统的硬件配置，提升计算机的运行速度和效率。
另外，我们还可以优化指令的执行顺序和算法，以提高计算机系统的整体性能。
四、实验结果与分析通过实验，我们可以得到计算机系统的性能数据，并进行相应的分析。
例如，我们可以计算计算机系统的时钟周期，以及每秒钟能够执行的指令数量。
通过对这些数据的分析，我们可以了解计算机系统的性能瓶颈，并采取相应的优化措施。
五、实验总结本次实验通过搭建计算机系统、执行指令、优化系统等步骤，深入了解了计算机系统结构的原理和实践应用。
通过实验，我们学习到了计算机系统的基本组成部分，以及指令的执行过程。
计算机体系结构实验报告3篇
计算机体系结构实验报告第一篇：计算机体系结构概述计算机体系结构是计算机学科中的一个重要分支，它研究的是计算机的硬件组成和工作原理，包括计算机的处理器、存储器、输入输出设备、总线等。
计算机体系结构的研究可以帮助我们理解计算机的工作原理，优化计算机的性能，提升计算机的能力。
计算机体系结构可以分为两个方面：指令集体系结构和微体系结构。
其中，指令集体系结构是指计算机的操作系统能够直接识别和执行的指令集合，它们是应用程序的编程接口；而微体系结构是指通过硬件实现指令集合中的指令，在底层支持指令集合的操作。
指令集体系结构和微体系结构是密切相关的，因为指令集体系结构会影响微体系结构的设计和实现。
目前，计算机体系结构主要有三种类型：单处理器体系结构、多处理器体系结构和分布式计算体系结构。
其中，单处理器体系结构是指所有的指令和数据都存放在同一台计算机中，这种体系结构的优点是操作简单、易于管理，但是主频存在瓶颈，无法很好地发掘多核的性能优势；多处理器体系结构是指多个计算机共享同一块物理内存，因此可以方便地实现负载均衡和任务协作，但是存在通信延迟和数据一致性问题；分布式计算体系结构则是指通过互联网将多个计算机连接成一个网络，可以在全球范围内共享计算资源，但是通信成本和数据安全问题需要考虑。
总之，计算机体系结构是计算机学科中的重要分支，它研究计算机的硬件组成和工作原理，帮助我们理解计算机的工作原理，优化计算机性能，提升计算机能力。
第二篇：计算机指令集体系结构计算机指令集体系结构，简称ISA（Instruction Set Architecture），是指计算机能够识别和执行的指令集合。
ISA是计算机指令的编程接口，定义了一组指令和地址模式，以及寄存器和内存的组织方式，它是计算机软件和硬件协同工作的关键接口之一。
ISA可以分为两类：精简指令集体系结构（RISC，Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集体系结构（CISC，Complex Instruction Set Computer）。
计算机系统结构专业实习报告
计算机系统结构专业实习报告一、实习背景与目的随着信息技术的快速发展，计算机系统结构作为一门涵盖了计算机硬件和软件等多个方面的学科，在我国的高等教育体系中占据了重要的地位。
为了更好地将理论知识与实践相结合，提高自身综合素质和实际操作能力，我选择了计算机系统结构专业实习，以便为今后的学术研究和职业生涯打下坚实基础。
本次实习的主要目的是：1. 深入了解计算机系统结构的基本原理和组成部件；2. 熟悉各类计算机硬件设备的工作原理和性能指标；3. 掌握计算机系统组装、维护和调试的基本技能；4. 提高团队协作能力和沟通交流能力。
二、实习内容与过程1. 实习前的准备在实习开始前，我们参加了由指导老师举办的实习动员大会，了解了实习的要求、内容以及注意事项。
同时，我们还自学了相关教材和资料，为实习打下了理论知识基础。
2. 实习过程中的主要任务与收获实习过程中，我们主要完成了以下任务：1. 参观实验室和机房，了解各类计算机硬件设备及其功能；2. 学习计算机系统组装、维护和调试的基本技能；3. 参与实验室科研项目，协助导师进行数据分析和实验验证；4. 撰写实习日记和总结报告，记录实习过程中的所学所得。
具体收获如下：1. 熟悉了计算机系统结构的基本原理和组成部件，如CPU、内存、硬盘、显卡等；2. 掌握了计算机系统组装、维护和调试的基本技能，如安装操作系统、配置网络、排查故障等；3. 了解了实验室科研项目的工作流程，提高了科研素养；4. 增强了团队协作能力和沟通交流能力。
3. 实习中遇到的困难与解决方案在实习过程中，我们遇到了一些困难，如：1. 部分硬件设备的原理和操作较为复杂，一开始难以掌握；2. 实验室科研项目中的某些技术问题需要花费较长时间解决；3. 实习任务较重，时间紧张，难以兼顾学业与实习。
针对上述困难，我们采取了以下解决方案：1. 请教老师和同学，共同探讨，逐步掌握硬件设备的原理和操作；2. 利用课余时间深入学习相关技术，提高解决问题的能力；3. 合理安排时间，加强与团队成员的沟通，提高团队协作效率。
计算机组成与结构实验报告
南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级实验学生姓名学号实验地点二〇〇九年十月实验一TEC-2用法与汇编语言程序设计同组同学实验日期实验仪器号一、实验目的1．了解TEC-2机的基本结构，掌握各开关、指示灯、按键的功能，建立对TEC-2机的感性认识。
2．掌握TEC-2机与PC机联机通讯的方法。
3．了解TEC-2机的指令系统及寻址方式；掌握TEC-2机的汇编语言程序设计方法。
4．掌握TEC-2机汇编语言程序的调试方法；掌握常用监控命令的格式、功能及用法。
二、实验内容1．了解TEC-2机的基本结构，熟悉各开关、指示灯、按键的功能。
2．完成TEC-2机与PC机的联机通讯。
3．调试5个汇编语言源程序，修改错误直至获得正确运行结果。
4．记录运行结果，并读懂实验程序（包括各指令的寻址方式，监控程序的调用方法）。
三、实验步骤与结果四、实验分析与思考1.注释实验程序，并指出操作数的寻址方式。
（相同的寻址方式只需说明一次）2.分别说明CALL 009B和CALL 005A的输入参数、输出参数及功能。
3.解释常用监控命令：A、U、D、R、G、T、E。
五、教师评阅实验二运算器实验同组同学实验日期实验仪器号一、实验目的1．加深对Am2901运算器内部组成的了解, 掌握四片Am2901芯片间的连接关系, 以及它与有关外部逻辑电路的连接关系。
2．准确把握该运算器的控制与使用, 即掌握其运算与操作功能, 以及正确地为其提供全部控制信号及有关数据的手段与技术。
3．初步了解运算器在计算机整机中的作用。
二、实验内容1．脱机方式下运算器的控制及运行。
2．联机方式下运算器的控制及运行。
3．设计控制信号序列，在脱机方式下实现双倍字长整数的相加运算。
三、实验步骤与结果四、实验分析与思考1.四片Am2901构成一个16位的运算器有哪两种连接方式？2.说明在脱机方式下运算器的数据来源、三组控制信号及A、B端口的地址来源。
计算机组织体系与结构实验报告
计算机组织与体系结构实验报告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FPGA中。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。
图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
运算器部件由一片FPGA实现。
ALU的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。
请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记，表示这两根排针之间是连通的。
图中除T4和CLR，其余信号均来自于ALU单元的排线座，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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机组织与结构实验报告目录实验一 Hamming码 (2)实验二乘法器 (4)实验三时序部件 (6)实验四 CPU算术逻辑单元实验 (6)实验五 CPU指令译码器实验 (7)实验六 CPU微程序控制器实验 (10)实验七&八 CPU实验_无流水无cache (16)实验一 Hamming码观察实验现象并记录相应数据输入输出规则对应如下：1．输入的8位操作数对应开关SD15~SD8，编码后的hamming码在灯A0～A12上体现。
2．开关SA0是控制位，待校验的13位数据对应SD7～SD0与SA5～SA1。
3．比较的结果在灯R4～R0上体现。
如对8位数据10101100进行hamming编码和校验。
1、先手工计算校验位P5～P1＝___10111_____，编码后的hamming码为___1101001101011____________。
2、拨动开关SD15～SD8输入10101100，观察灯A12～A0＝_____1101001101011________，看是否与自己手工计算的hamming码相符。
3、输入待校验的13位数据，假设输入1111001101011。
拨动开关SA0为1开始校验，拨动SD7～SD0设置为11110011（13位数据中的高八位），SA5～SA1设置为01011(13位中的低5位)。
观察灯R4~R0＝_ ___11011___，也就是校验结果的值。
4、比较编码后的hamming码和校验的hamming码，发现第_11_ 位数据错误，手工计算S＝_____11011____，和3中观察到的R4~R0是否相符。
5、可以输入其他位错误的校验数据观察结果值S是否正确。
6、1～5做完后，重新输入新的8位数据做实验，并填写表1.1.4。
表1.1.4思考题：1、根据8位数据位的hamming编码原理，写出16位数据位的编码原理。
只实现一位纠错两位检错，根据数据位k与校验位r的对应关系，16位数据位需要6位校验位，可表示为H22H24…H2H1。
六个校验位P6～P1对应的海明码位号分别为H22、H16、H8、H4、H2和H1。
P6只能放在H22位上，因为H22已经是海明码的最高位了，其他五位满足P i的位号等于2i－1的关系，其余位为数据位D i，则有如下排列关系：P6D16D15D14D13D12P5D11D10D9D8D7D6D5P4D4D3D2P3D1P2P1根据8位数据位的hamming编码原理，可以得出16为数据位的hamming码必须满足如下关系：P1＝D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7⊕D9⊕D11⊕D12⊕D14⊕D16P2＝D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7⊕D10⊕D11⊕D13⊕D14P3＝D2⊕D3⊕D4⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11⊕D15⊕D16P4＝D5⊕D6⊕D7⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11P5＝D12⊕D13⊕D14⊕D15⊕D16各数据位形成P i（i=1到5）值时，不同数据位出现在P i项中的次数是不一样的，使不同数据码的海明码的码距不等，并且有两位出错与一位出错分不清的问题。
为此，还要补充一个P5总校验位，使P6＝D1⊕D2⊕D3⊕D4⊕D5⊕D6⊕D7⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11⊕D12⊕D13⊕D14⊕D15⊕D16⊕P1⊕P2⊕P3⊕P4⊕P5在这种安排中，每一位数据位，都至少出现在三个P i值的形成关系中。
当任一位数据码发生变化时，必将引起三个或四个P i跟着变化，即合法海明码的码距都为4。
如按如下关系对所得到的海明码实现偶校验，即：S1＝P1⊕D1⊕D2⊕D4⊕D5⊕D7⊕D9⊕D11⊕D12⊕D14⊕D16S2＝P2⊕D1⊕D3⊕D4⊕D6⊕D7⊕D10⊕D11⊕D13⊕D14S3＝P3⊕D2⊕D3⊕D4⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11⊕D15⊕D16S4＝P4⊕D5⊕D6⊕D7⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11S5＝P5⊕D12⊕D13⊕D14⊕D15⊕D16S6＝P6⊕D1⊕D2⊕D3⊕D4⊕D5⊕D6⊕D7⊕D8⊕D9⊕D10⊕D11⊕D12⊕D13⊕D14⊕D15⊕D16⊕P1⊕P2⊕P3⊕P4⊕P5则得出的结果值S6～S1能反映22位海明码的出错情况。
任何偶数个数出错，S6一定为0。
1）当S6～S1为000000时，表明无错。
2）当S6～S1中仅有一位不为0，表明某一位校验位出错，或四位海明码（包括数据位与校验位）同时出错。
由于后一种出错的可能性要比前一种小得多，认为就是一位出错，出错位是该S i对应的P i位。
3）当S5～S1有不为0且S5=0时，表明两位海明码同时出错，此时只能发现这种错误，而无法确定是哪两位错。
4）当S5～S1中有3位或4位不为0，表明是一位数据位出错，或多个海明码同时出错。
由于后一种出错的可能性要比前一种小得多，认为就是一位数据位出错，出错位位号由S4～S1的编码值指明，因此此时不仅能发现一位错，而且能改正一位错，即将出错的数据位变为其反码。
2、思考hamming码中校验位出错时的情况，最高位的校验位出错时呢？对于8位数据位的hamming 码而言，当校验位出错时，对应的检验为有如下几种情况：S1-S5 : 10000 、11000 、10100 、10010 、10001。
最高位的校验位出错时情况是：S1-S5 : 10000实验二乘法器观察实验现象并记录相应数据进行新的乘法运算时，或者说当上一次运算结束即灯R7亮时，输入新的被乘数、乘数（拨动开关），然后按动单脉冲开关即可观察正确的寄存器结果。
思考题1、试述Booth乘法器的原理，即为什么可以用相邻两位的差来决定加减操作。
Booth算法的关键在于把1分类为开始、中间、结束三种。
当然一串0的时候加法减法都不做。
因此，总结1的分类情况有4种如表所示：以前乘法器的第一步是根据乘数的最低位来决定是否将被乘数加到中间结果积，而Booth算法则是根据乘数的相邻2位来决定操作，第一步根据相邻2位的4种情况来进行加或减操作，第二步仍然是将积寄存器右移。
算法描述如下：1）根据当前位和其右边的位，做如下操作：00：0的中间，无任何操作；01：1的结束，将被乘数加到积的左半部分；10：1的开始，积的左半部分减去被乘数；11：1的中间，无任何操作。
2）像前面所讲的算法，将积寄存器右移1位。
需要注意的是，因为Booth乘法器是有符号数的乘法，因此积寄存器移位的时候，为了保留符号位，进行算术右移，不像前面的算法逻辑右移就可以了。
实验三时序部件观察实验现象并记录相应数据表3.1 启停逻辑电路信息记录表：实验四 CPU算术逻辑单元实验观察实验现象并记录相应数据思考题如果保持原有操作码功能不变，运算器单元加上逻辑左移、逻辑右移等操作，那该如何处理？答：由于运算器是由：算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。
算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。
计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。
运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。
实验五 CPU指令译码器实验观察实验现象并记录相应数据实验六 CPU微程序控制器实验观察实验现象并记录相应数据当C=0；Z=0时候各个指令执行的过程及各微指令的执行情况思考题比较在实验CPU中组合逻辑控制器和微程序控制器的特点；答：组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。
组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。
微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。
具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
组合逻辑控制器的基本组成（1）指令寄存器用来存放正在执行的指令。
指令分成两部分：操作码和地址码。
操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址)。
（2）操作码译码器用：来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。
（3）时序电路：用来产生时间标志信号。
（4）指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。
微程序控制的基本思路微程序控制(简称微码控制)的基本思路是：用微指令产生微操作命令，用若干条微指令组成一段微程序实现一条机器指令的功能(为了加以区别，将前面所讲的指令称为机器指令)。
设机器指令M执行时需要三个阶段，每个阶段需要发出如下命令：阶段一发送K1、K8命令，阶段二发送K0、K2、K3、K4命令，阶段三发送K9命令。
当将第一条微指令送到微指令寄存器时，微指令寄存器的K1和K8为1，即发出K1和K8命令，该微指令指出下一条微指令地址为00101，从中取出第二条微指令，送到微指令寄存器时将发出K0、K2、K3、K4命令，接下来是取第三条微指令，发K9命令。
微程序控制器的组成1）控制存储器(contmlMemory)用来存放各机器指令对应的微程序。
（2）微指令的宽度直接决定了微程序控制器的宽度。
为了简化控制存储器，可采取一些措施来缩短微指令的宽度。
如采用字段译码法一级分段译码。
怎样才能让微程序自己跑起来，不用我们人工一个一个地输入IR指令呢？答：组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。
组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。
微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。
具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
实验七&八 CPU实验_无流水无cache观察实验现象并记录相应数据123。