2015计算机组成原理实验报告
计算机组成原理2015实验报告
工程与设计学院2013级计算机五班姓名: 王秀珍学号：２０１３１８０５２４目录一、基本运算器实验二、超前进位加法器三、静态随机存储器实验四、Cache控制器设计实验五、微程序控制器实验六、CPU与简单模型机设计实验湖南师范大学工程与设计学院实验数据报告单实验课程：计算机组成原理实验实验题目：基本运算器实验实验日期： 2015年 6 月 15 日实验地点：中栋五楼502室计算机组成原理与接口实验室专业：计算机科学与技术年级：13 班级: 五班姓名：王秀珍学号：2013180524一．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二．实验内容1、两个8位操作数的算术运算、逻辑运算及进位影响。
2、不同控制组合下的算数与逻辑运算的输出结果。
三.实验原理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。
如下图。
四.实验结果与分析分析：1、掌握了运算器的组成及工作原理2、了解了发生器74LS245的组合功能，熟悉了运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现。
这是计算机组成原理的第一个实验，虽然还有点陌生，但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算术/逻辑运算的运算过程及控制这种运算的方法。
实验成绩：指导老师签名:湖南师范大学工程与设计学院实验数据报告单实验课程：计算机组成原理实验实验题目：超前进位加法器设计实验实验日期： 2015年 6 月 15 日实验地点：中栋五楼502室计算机组成原理与接口实验室专业：计算机科学与技术年级：13 班级: 五班姓名：王秀珍学号：2013180524一．实验目的1、掌握超前进位加法器的原理及其设计方法。
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）。
计算机组成原理中断实验报告
北京建筑大学2015/2016 学年第二学期课程设计课程名称计算机组成原理综合实验设计题目微程序控制器设计与实现系别电信学院计算机系班级计141学生姓名艾尼瓦尔·阿布力米提学号完成日期二〇一六年七月八日星期五成绩指导教师（签名）计算机组成综合实验任务书➢实验目的1．融合贯通计算机组成原理课程，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系（寄存器堆、运算器、存储器、控制台、微程序控制器）。
2．理解并掌握微程序控制器的设计方法和实现原理，具备初步的独立设计能力；3．掌握较复杂微程序控制器的设计、调试等基本技能；提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。
➢实验电路1. 微指令格式与微程序控制器电路2.微程序控制器组成仍然使用前面的CPU组成与机器指令执行实验的电路图，但本次实验加入中断系统。
这是一个简单的中断系统模型，只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功能，旨在说明最基本的原理。
中断屏蔽控制逻辑分别集成在2片GAL22V10（TIMER1 和TIMER2）中。
其ABEL语言表达式如下：INTR1 := INTR;INTR1.CLK = CLK1;IE := CLR & INTS # CLR & IE & !INTC;IE.CLK= MF;INTQ = IE & INTR1;其中，CLK1是TIMER1产生的时钟信号,它主要是作为W1—W4的时钟脉冲，这里作为INTR1的时钟信号，INTE的时钟信号是晶振产生的MF。
INTS微指令位是INTS机器指令执行过程中从控制存储器读出的，INTC微指令位是INTC机器指令执行过程中从控制存储器读出的。
INTE是中断允许标志，控制台有一个指示灯IE显示其状态，它为1时，允许中断，为0 时，禁止中断。
当INTS = 1时，在下一个MF的上升沿IE变1，当INTC = 1时，在下一个MF的上升沿IE变0。
CLR信号实际是控制台产生的复位信号CLR#。
计算机组成原理实验报告
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学院专业班级计算机科学与技术9班学号 3113006182学生姓名卢智滔指导教师韦玉科张宇华2015年 05 月24 日计算机学院计算机科学与技术9班学号：3113006182姓名卢智滔教师评定实验题目基础汇编语言程序设计实验一、实验目的：（1）学习和了解TEC-XP+教学实验系统监控命令的用法；（2）学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统；（3）学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编语言程序。
二、实验设备与器材：TEC-XP+教学实验系统,仿真终端软件。
三、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命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容；4、使用A命令编写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，用G命令连续运行改程序，用T、P命令单步运行并观察程序单步执行的情况。
四、实验步骤：一、实验具体操作步骤：1、准备一台串口工作良好的PC机；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、将黑色电源线一端接220V交流电源，另一端插在TEC--XP试验箱电源插座上；4、取出通讯线，将通信线的9芯插头接在试验箱的串口“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6个黑色控制器开关置为001100，，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；6、打开电源，船形开关和5v电源指示灯亮。
7、在PC机上运行PCEC16.EXE文件，直接回车。
8、按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键在主机上显示：TEC—2000 CRT MONITORVersion 1.0 April 2001Computer Architectur Lab,Tsinghua UniversityProgrammed by He Jia>二、实验注意事项：几种常见的工作方式（开关拨到上方表示为1，拨到下方为0）三、仿真终端软件的操作成功运行PCEC16.EXE的界面四、实验示例：1.用R命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容1）在命令行提示符状态下输入：R↙；显示寄存器的内容注：寄存器的内容在运行程序或执行命令后会发生变化。
计算机组成原理实验报告
6.改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，然后按表1-1-1置S3、S2、S1、S0和Cn的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、S0为0010，运算器作逻辑与运算，置S3、S2、S1、S0为1001，运算器作加法运算。
4.用输入开关向暂存器A置数。①拨动CON单元的SD27…SD20数据开关，形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。②置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数01100101置入暂存器A中，暂存器A的值通过ALU单元的A7…A0八位LED灯显示。
指导老师评议
成绩评定：指导教师签名：
1.按图1-1-5连接实验电路，并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明（其它实验相同）。图1-1-5实验接线图
2.将时序与操作台单元的开关KK2置为‘单拍’档,开关KK1、KK3置为‘运行’档。
3.打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。然后按动CON单元的CLR按钮，将运算器的A、B和FC、FZ清零。
四川大学计算机学院、软件学院
实验报告
学号：__姓名：＿＿专业：＿计算机科学与技术＿第周
课程名称
计算机组成原理实验
实验课时
4
实验项目
计算机组成原理实验报告1
《计算机组成原理实验》报告1姓名学号教师时间地点机位实验名称:数据传送实验一、实验目的1. 理解自然语言形式命令的人工译码过程。
2. 学习系统部件和数据总线间传送数据的操作。
二、实验原理寄存器的作用是用于保存数据的。
CP226实验仪用74HC574（8D型上升沿触发器）构成各种寄存器。
74HC574 74HC574工作波形图表1：74HC574功能表寄存器A的原理图寄存器W的原理图寄存器组(R0-R3)的原理图三、实验内容1、将57H写入A寄存器。
2、将68H写入W寄存器。
3、将12H写入R0寄存器。
四、实验步骤1、将57H写入A寄存器。
①二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据57H。
表2（电平为：低高低高低高高高）置控制信号为选通寄存器A，置K0（AEN）为0。
②关闭机箱电源，用导线把K0 和AEN连接。
③检查连线和电键位置，确信无误。
④开启机箱电源，按下RST键复位，再按小键盘TV/ME键3次显示屏进入Hand…手动状态。
按下小键盘STEP脉冲键，CK由高变低，观察现象；放开小键盘STEP键，CK脉冲由低变高，产生一个上升沿，数据57H打入选通的寄存器A，观察现象。
2、将68H写入W寄存器。
①二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据68H。
置控制信号为选通寄存器W，置K1（WEN）为0，K0（AEN）为1。
②用导线把K1和WEN连接。
③检查连线和电键位置，确信无误。
④按下小键盘STEP脉冲键，CK由高变低，观察现象；放开小键盘STEP键，CK脉冲由低变高，产生一个上升沿，数据68H打入选通的寄存器W，观察现象。
3、将12H写入R0寄存器。
①二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据12H。
置控制信号为选通寄存器R0。
置K1(WEN)为1，K0(AEN)为1。
②用不同颜色的导线把K5和RRD连接,K4和RWR连接，K3和SB连接，K2和SA连接。
2015计算机组成原理实验报告记录
2015计算机组成原理实验报告记录————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：课程名称：计算机组成原理专业班级：学号：201200学生姓名：指导教师：闫宏印2015年06月29日实验一运算器【实验目的与要求】1．掌握运算器的组成、功能及工作原理；2．验证由74LS181组成的16位ALU的功能，进一步验证带初始进位的ALU的功能；3. 熟悉运算器执行算术运算操作和逻辑运算操作的具体实现过程。
【实验设备和环境】本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱一组连接线。
【实验内容】一．实验原理算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位ALU，四片74LS181以串行方式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。
运算器的结构见图1-1：图1-1 运算器实验原理74LS181功能见表1-1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，汉字“加”表示算术加运算，汉字“减”表示算术减运算。
表1-1 74LS181功能表选择M=1逻辑操作M=0 算术操作S3 S2 S1 S0 Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0 F=/A F=A F=A加10 0 0 1 F=/(A+B) F=A+B F=(A+B)加10 0 1 0 F=/A*B F=A+/B F=(A+/B)加10 0 1 1 F=0 F=－1 F=00 1 0 0 F=/(A*B) F=A加A*/B F=A加A*/B加10 1 0 1 F=/B F=(A+B)加A*/B F=(A+B) 加A*/B加10 1 1 0 F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1 F=A减B0 1 1 1 F=A*/B F=A*/B减1 F=A*/B1 0 0 0 F=/A+B F=A加A*B F=A加A *B加11 0 0 1 F=/(/A*B+A*/B)F=A加B F=A加B加11 0 1 0 F=B F=(A+/B)加A*B F=(A+/B)加A*B加1 1 0 1 1 F=A*B F=A*B减1 F=A*B1 1 0 0 F=1 F=A加A F=A加A 加11 1 0 1 F=A+/B F=(A+B)加A F=(A+B)加A加11 1 1 0 F=A+B F=(A+/B)加A F=(A+/B)加A加11 1 1 1 F=A F=A减1 F=A74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。
计算机组成原理实验报告
湖南师范大学工程与设计学院计算机组成原理实验报告姓名：年级：2014级专业：计算机科学与技术学号：**********任课教师：***开课时间：2015~2016学年第二学期湖南师范大学工程与设计学院实验数据报告单实验课程：计算机组成原理实验题目：基本运算器实验实验日期：2016年 6月13日专业：计算机年级：2014级班级:五班姓名：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二..实验内容：主要内容：该试验旨在了解运算器内部运算过程及组成结构，并能进行一些简单的数据运算。
该实验通过一片CPLD来实现运算器部件的功能，在接好的实验电路上，用CMA软件将数据加载加入内存，最终实现通过设置CON单元的S3、S2、S1、S0以及时序T1、T2、T3、T4的不同值来实现不同的功能。
表现在：用S3、S2、S1、S0的不同值并配合CN的值来实现将寄存器A、寄存器B中的两个数进行逻辑运算、移位运算、算术运算，并且加上时间脉冲的加入，并且能够准确的实现值的输出。
结果体现在：用FC灯亮表示有进位，FZ灯亮表示零标志，D7…D0灯显示通过运算后得出来的值。
三.实验原理图：图一（运算器原理图）四.实验数据与分析：0000：功能是F＝A（直通），因为A=65,所以F＝65,且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0001: 功能是F=B （直通），因为A=A7,所以F＝A7,且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0010: 功能是F＝AB,也就是A与B的逻辑与，所以F=25, 且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0011：功能是F=A+B,也就是A与B的逻辑或，所以F=E7, 且没有进位，标志位也没有变化，所以FC=0,FZ=0. 0100: 功能是F=/A，0101：功能是F=A不带进位循环右移B(取低三位)位。
0110：功能是当CN=0时，F=A逻辑右移一位；当CN=1时，F=A带进位逻辑右移一位。
计算机组成原理实验报告
一、实验装置组成（一）硬件部分实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。
它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工作的基本原理。
程序实验主要包括：数据传输程序各种运算程序控制转移程序数码转换程序(二)软件部分软件系统由编辑程序、编译程序、程序执行、调式程序几个部分组成，完成由源程序输入、语法分析排错、指令汇编、应用程序调试的全过程。
二、软件使用说明（一）界面说明软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，软件系统的主窗口界面如上图所示，现将界面各组成部位说明如下：1 ——寄存器在程序执行过程中，观察各寄存器的值2 ——存储器在程序执行过程中，观察各存储器的值3 ——信息显示当前指令对应的微程序4 ——编辑源程序从汇编状态或运行状态返回到编辑源程序状态5 ——汇编对编辑好的源程序进行汇编连接6 ——程序复位让程序指针指向程序的第一条指令7 ——运行运行已通过汇编连接的程序8 ——停止停止程序的运行9 ——单步单步运行程序（逐条指令执行）10 ——单拍单拍运行程序（逐条微指令执行）11 ——设置/取消断点设置/取消断点，调试程序时用12 ——连接/断开串行口连接/断开串行口，连通/断开程序和模型机通信13 ——源程序编辑区在该区域内编辑源程序14 ——寄存器/存储器显示区显示各寄存器/存储器的值15 ——微程序显示区显示当前指令对应的微程序（二）编辑程序编辑源程序采用文本的编辑方式，按照给定的模型机指令系统，用汇编语言格式编（三）汇编程序汇编程序先对源程序进行语法检查，排除源程序中的语法错误，再将源程序编译为机器码，在调试的窗口中显示指令行、机器码、助记符等信息。
（四）运行方式程序的运行有单拍、单步和连续执行三种方式。
单拍方式是逐条执行微程序中的微指令，屏幕显示信息（微指令、积存器和存储器状态）与实验板显示信息（微指令对应的数据流向以及相应的控制信号）互相配合，可以将单拍微指令执行的结果从不同角度显示出来，以便观察。
上海大学计算机组成原理实验报告（全）（word文档良心出品）
124《计算机组成原理实验》报告一姓名学号时间 2015.12.17 地点行健楼行健楼 609 609机房一．数据传送实验1.实验内容及要求在试验箱上完成以下内容:将58H 写入A 寄存器。
将6BH 写入W 寄存器。
将C3H 写入R1寄存器。
2.实验环境本实验箱用74HC57474HC574（（8D 型上升沿触发器）构成各种寄存器。
3.实施步骤或参数①注视仪器，打开电源，手不要远离电源开关，随时准备关闭电源，注意各数码管、发光管的稳定性，静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味。
②设置实验箱进入手动模式。
③ K2接AEN,K1和K2接EX0和EX1EX1，，设置K2K1K0K2K1K0＝＝010010，，设置K23K23～～K16K16＝＝0101 10001000。
④注视A 及DBUS 的发光管，按下STEP 键，应看到CK 灯灭、灯灭、A A 旁的灯亮。
记住看到的实际显示情况。
⑤放开STEP 键，应看到CK 灯亮、灯亮、A A 寄存器显示5858。
记住看到的实际情况。
记住看到的实际情况。
⑥重复上述实验步骤，在做6BH 时，时，K2K2接WEN,K1和K2接EX2和EX3EX3，设置，设置K2K1K0K2K1K0＝＝010010，设置，设置K23K23～～K16K16＝＝0110 10110110 1011；重复上述实验步骤，在做；重复上述实验步骤，在做C3H 时，时，K2K2接RWR,K1和K2接SB 和SA SA，设置，设置K2K1K0K2K1K0＝＝001001，设置，设置K23K23～～K16K16＝＝1010 00111010 0011。
⑦关闭实验箱电源。
4.测试或者模拟结果A 寄存器显示5858，，W 寄存器显示6B 6B，，R1寄存器显示C3C3，完成实验目的。
，完成实验目的。
5.体会本次实验相对简单，只需要三根线便可以完成整个实验，但是，今天认识了实验箱，并评阅125且在老师的带领下较为完整的认识了整个试验箱，还是很开心的，今后实验箱将是我们学习计算机组成原理的重要工具，也是我们的好朋友。
计算机组成原理实验报告_6
计算机组成原理实习报告本学期我们开设了计算机组成原理这门课, 主要学习计算机的主要部件以及这些部件组成的原理和如何运行。
除了平时的课堂学习, 我们还有实验课帮助我们更好的了解这门课程。
用于我们实验的机器是TEC-XP, 它是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制的适用于计算机组成原理课程的实验系统, 主要用于计算机组成原理和数字电路等的硬件教学实验, 同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。
它的功能设计和实现技术, 都紧紧地围绕着对课程教学内容的覆盖程度和所能完成的教学实验项目的质量与水平来进行安排。
其突出特点是硬、软件基本配置比较完整, 能覆盖相关课程主要教学内容, 支持的教学实验项目多且水平高。
其组成和实现的功能如图1所示。
图1.硬件实现的实际计算机系统图一.微程序实验步骤1.接通教学机电源。
2.将教学机左下方的5个拨动开关置为11010（单步、手动置指令、微程序、联机、16 位）。
3.按一下“RESET”按键。
4.通过16 位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码。
5.在单步方式下, 通过指示灯观察各类基本指令的微码。
(1) 选择基本指令的A组指令中的ADD指令, 观察其节拍流程1) 置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0, R1 ）2) 按RESET按键；指示灯Microp亮（只要选择微程序, 该灯在指令执行过程中一直亮）,其它灯全灭；3) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址和下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作0→PC.DI#=0）4) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0001, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）5) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0010, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作MEM→IR）6) 以上三步为公共操作, 其它指令同；7) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0010 0000, 微址指示灯显示0000 0011, 下址的指示灯显示0000 0100；（本拍完成/MAP操作功能）8) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000, 微址指示灯显示0000 0100, 下址的指示灯显示0011 0000 (本拍执行ADD指令, DR←DR+SR 操作)。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告班级： s 学号：姓名：地点：时间：计算机组成原理实验报告一、实验目的1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识；2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM的配置方法。
4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。
5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。
掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。
6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。
二、实验原理1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。
实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
2．指令格式（1）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：其中IN为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr对应的十六进制地址码。
为了向RAM中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。
1,存储器读操作（KRD ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 0”时，可对RAM 连续手动读入操作。
2,存储器写操作（KWE ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SW A 、SWB 为“0 1”时，可对RAM 连续手动写操作。
3、启动程序（RP ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SW A 、SWB 为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。
根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所示。
表6-1 24位微代码定义：242322212019 18 17 16 15 14 1312 11 10 987 6 5 4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 MCnWEA9A8ABCuA5uA4uA3uA2uA1uA0表6-2 A 、B 、C 各字段功能说明：A 字段 B 字段 C 字段 15 14 13 选择 1211 10 选择 9 8 7 选择 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 LDRi 0 0 1 RS-B 0 0 1 P （1） 0 1 0 LDDR1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 LDDR2 0 1 1 0 1 11 0 0 LDIR 1 0 01 0 0 P （4） 1 0 1 LOAD 1 0 1 ALU-B 1 0 1 LDAR 11 0 LDAR110 PC-B110 LDPC24(1) uA5—uA0：微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。
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1
实验名称： 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、与成几种指定的算术和逻辑运算。
二 实验内容
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。
为了在实验中，每次只产生一组 T1，T2，T3，T4 脉冲，需将实验台上的 DP、DB、 DZ 开关进行正确设置。将 DP 开关置 1，将 DB，DZ 开关置 0，每按一次 QD 按钮，则顺 序产生 T1，T2，T3，T4 各一个单脉冲。本实验中采用单脉冲输出。
三 硬件电路设计图
四 实验过程
（1）按图 6 所示，正确连接运算器模块与实验台上的电平开关 K0-K15。由于运算 C 指示
1
1
DR1（01010101），DR2（10101010） 0 1 0
DBUS 10101010 11111111
计组实验报告5
本次实验锁存器相当于寄存器，起到缓冲数据的作用。第一组实验中数据开关设置的
是（01H），使数据直接存入锁存器中。将数据开关设置成（02H），数据也直接存入锁存 器中，此时，数据总线和锁存输出显示(02H)。
七、实验总结
本次实验主要掌握了输入/输出的硬件电路，对锁存器的功能有了进一步的体会。实验 步骤简单易懂，实验过程顺利。
设置数据开关，具体操作步骤如下：
数据开关
（00000001）
三态门 CBA=000
CE=0 SW-B=1
寄存器ＤＲ２
（00000001）
LDDR1=0 LDDR2=1 按单步建
寄存器ＤＲ１
（00000001）
LDDR1=1 LDDR2=0 按单步建
结果分析：
运算单元的 DR1、DR2 与数据总线都显示（01H）。
（1）按单步键后，数据总线显示(00H)，内存显示(11H)，地址总线显示(00H)。 再按单步键后，数据总线显示(11H)。
（2）按单步键后，数据总线显示(01H)，内存显示(12H)，地址总线显示(01H)。 再按单步键后，数据总线显示(12H)。
（3）按单步键后，数据总线显示(02H)，内存显示(13H)，地址总线显示(02H)。
（４）寄存器判零
在保持带进位减法运算所设置的状态下，令ＡＲ＝１，按【单步】，若零标志灯Ｚ“亮”， 表示当前运算结果为零，反之表示结果不为零。
结果分析：
这个实验结果Ｚ灯亮。因为带进位减法运算的结果是（00H）。所以，当 Z 灯亮时结
果为零。
六、实验总结
（1）通过这个实验，熟悉了判零实验的硬件，基本了解了判零实验的原理，加深了 对寄存器判零的理解。
LDAR 为高电平有效，而 WE 为读/写(W/R)控制信号，当 WE=0 时进行读操作，当 WE=1 时进行写操作。
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课程名称：计算机组成原理专业班级：学号：201200学生姓名：指导教师：闫宏印2015年06月29日实验一运算器【实验目的与要求】1．掌握运算器的组成、功能及工作原理；2．验证由74LS181组成的16位ALU的功能，进一步验证带初始进位的ALU的功能；3. 熟悉运算器执行算术运算操作和逻辑运算操作的具体实现过程。
【实验设备和环境】本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱一组连接线。
【实验内容】一．实验原理算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位ALU，四片74LS181以串行方式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。
运算器的结构见图1-1：图1-1 运算器实验原理74LS181功能见表1-1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，汉字“加”表示算术加运算，汉字“减”表示算术减运算。
表1-1 74LS181功能表74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。
高电平方式的74LS181的管脚分配和引出端功能符号见图1-2。
图1-2 74LS181的管脚分配和引出端功能二．实验步骤1. 实验连线按图1-3接线图接线，连线时应注意：为了使连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
图1－3 运算器实验接线图2、通过数据输入电路的开关向两个数据暂存器中置数注意：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态（所对应的指示灯亮）。
本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。
本实验中ALU-G和C-G 不能同时为0，否则造成总线冲突，损坏芯片！故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。
（1）拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。
再拨动CLR，使其指示灯亮。
置ALU-G＝1，关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；（2）向数据暂存器LT1（U3、U4）中置数1）设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为要输入的数值；2）置LDR1＝1：使数据暂存器LT1（U3、U4）的控制信号有效，置LDR2＝0：使数据暂存器LT2（U5、U6）的控制信号无效；3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器LT1送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。
（3）向数据暂存器LT2（U5、U6）中置数1）设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为想要输入的数值；2）置LDR1＝0：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR2＝1：使数据暂存器LT2的控制信号有效。
3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT2送时钟，上升沿有效，把数据存在LT2中。
4）置LDR1＝0、LDR2＝0，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。
（4 ）检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确1）置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU 的三态门；2）置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数，表示往暂存器LT1置数正确；3）置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数，表示往暂存器LT2置数正确。
3．验证74LS181的算术和逻辑功能按实验步骤2往两个暂存器LT1和LT2分别存十六进制数“X”和“Y”，在给定LT1和LT2的情况下，通过改变“S3S2S1S0MCn”的值来改变运算器的功能设置，通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F，填入表1-2中，参考表1－1的功能，分析输出F值是否正确。
分别将“AR”开关拨至“1”和“0”的状态，观察进位指示灯“CY”的变化并分析原因。
表1-2 实验结果数据0 0 1 0F=01111101F=01111110 0 1 1 F=0-1F=00 1 0 0F=01000001F=01000010 1 0 1F=10000100F=100001010 1 1 0F=00000001F=00000010 1 1 1F=01111111F=10000001 0 0 0F=00000010F=000000111 0 0 1F=00000100F=000001011 0 1 0F=01111101F=011111111 0 1 1F=01000000F=010000011 1 0 0F=000000F=0000001实验二移位器运算【实验目的与要求】1．掌握移位寄存器的组成、功能及工作原理；2．验证移位寄存器的各种移位功能。
【实验设备和环境】本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱和一组连接线。
【实验内容】一．实验原理输入数据，利用移位寄存器进行移位操作，移位实验电路如图2-1所示：图2-1 移位实验原理移位功能由控制信号S1、S0、M控制，具体功能见表2-1：表2-1 移位功能二．实验步骤1. 实验连线按图2－2接线，连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所对应的指示灯亮。
图2－2 移位实验接线图2、将数据输入到移位寄存器开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。
拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。
再拨动CLR，使其指示灯亮。
置C-G＝1，299-G＝0，通过数据输入电路输入要移位的数据，以数据“1”为例：置D15---D0= “0000000000000001”，然后置C-G＝0，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，置S0=1，S1=1，M=1，参考移位功能表2－1可见，此时为置数状态，按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮，置C-G=1，完成置数的过程，进位指示灯亮表示进位“Z”已置位。
3．验证移位寄存器的功能将任意一个16位数送人移位寄存器，验证表2－1所列的移位运算的所有功能，记录实验结果。
以下为左移举例：（1）不带进位移位：置299-G＝0，S0=1，S1=0，M=0，参考移位功能表2－1，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，按【单步】，数据总线显示灯显示“0000000000000010”，再按一次【单步】，数据总线显示的数据向左移动一位。
连续按【单步】，观察不带进位移位的过程。
如想进行右移，参考表2－1，置S0=0，S1＝1，再按【单步】即可实现右移操作。
（2）带进位移位当数据总线显示“0000000000000001”时，置299-G＝0，S0=1，S1=0，M=1，参考移位功能表2－1，此时为带进位循环左移状态。
按【单步】按钮，数据总线显示灯显示“0000000000000011”，进位指示灯灭，表示进位“1”已经进入移位寄存器，同时“0”进入进位单元。
连续按【单步】，观察带进位移位的过程。
如想进行带进位右移，参考表2－1，置S0=0，S＝1，M=1,再按【单步】即可实现带进位右移操作。
三. 实验总结实验过程中经常会因为粗心把线接错，导致实验结果有误。
实验过程中应该仔细认真的接线并进行检查，才能保证出错率最低。
实验三存储器【实验目的与要求】1．掌握存储器的组成、功能及工作原理。
2．验证半导体静态随机存储器RAM的读写过程。
【实验设备和环境】本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱和一组连接线。
【实验内容】一．实验原理实验中的静态存储器由2片SRAM 6116（2K×8）构成，其数据线D0~D15接到数据总线，地址线A0~A7由地址锁存器74LS273(集成于EP1K10内)给出。
黄色地址显示灯A7-A0与地址总线相连，显示地址总线的内容。
绿色数据显示灯与数据总线相连，显示数据总线的内容。
因地址寄存器为8位，接入SRAM 6116的地址A7-A0，而高三位A8-A10接地，所以其实际容量为28＝256字节。
6116有三个控制线，/CE（片选）、/R （读）、/W（写）。
其写时间与T3脉冲宽度一致。
当LARI为高时，T3的上升沿将数据总线的低八位打入地址寄存器。
当WEI为高时，T3的上升沿使6116进入写状态。
存储器电路见图3-1，SRAM 6116的管脚分配和功能见图3-2。
二．实验步骤注意：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所有对应的指示灯亮。
本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。
连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
图3-1 存储器电路1. 实验连线按图3－3接线图接线，拨动清零开关CLR，使其指示灯显示状态为亮—灭—亮。
2. 往存储器写数据：以往存储器的（FF）地址单元写入数据“AABB”为例，操作过程如图3-4所示：图3-4 存储器写入数据示意图按图3-4步骤在任意单元地址写入相应的数据（地址和数据任意，例如表3-1）。
表3－1 写入数据记录图3-3 存储器实验接线图3．从存储器里读数据以从存储器的（FF）地址单元读出数据“AABB”为例，操作过程如图3-5所示：图3-5 存储器读出数据示意图按图3-5步骤从写入数据的单元读出相应的数据，验证其正确性。
三. 实验总结实验过程中经常会因为粗心把线接错，导致实验结果有误。
实验过程中应该仔细认真的接线并进行检查，才能保证出错率最低。
实验四．总线控制【实验目的与要求】1. 掌握总线的组成、功能及工作原理；2. 验证利用总线实现运算器和存储器的协同工作。
【实验设备和环境】本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱中的运算器电路和存储器电路部分和一组连接线。
【实验内容】一．实验原理总线是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路，是构成计算机系统的骨架。
借助总线连接，计算机在系统各部件之间实现传送地址、数据和控制信息的操作。