8位模型计算机的设计计算机组成原理课程设计报告
《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 实验二 八位寄存器 实验报告
实验报告成绩课程名称计算机组成原理指导教师实验日期院(系) 计算机科学与技术学院专业班级实验地点学生姓名学号同组人实验项目名称实验二八位寄存器一、实验目的和要求实验目的：1.了解寄存器的工作原理和构成；2.熟悉 EDA 工具软件的使用方法。
实验要求：1.电源选用+5V，注意D触发器的置0端和置1端必须接高电平，即+5V电源。
否则D触发器工作不正常。
2. D触发器可以选用 74LS74（7474 也可），其逻辑符号（图中SD为置1端，接低电平有效；图中CD为置0端，接低电平有效；CP为脉冲）。
二、实验原理设计一个八位寄存器,该寄存器具有一个时钟输入端CLK，一个复位端RE，八个并行数据输入端d7,d6,…d0和八个数据输出端q7,q6,…q0，当时钟脉冲到来时,并行数据输入端的数据被送入寄存器中。
寄存器框图如图所示。
三、主要仪器设备1.操作系统为WINDOWS的计算机一台；2.数字逻辑与计算机组成原理实验箱一台；3.基本D触发器7474。
四、实验方法与步骤1. 原理图输入：采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。
2. 管脚定义：根据硬件实验平台资源示意图和附录一“平台资源和FPGA引脚连接表”完成原理图中输入、输出管脚的定义。
将寄存器的输出q7－q0分别锁定在LD7－LD0上。
将寄存器的输入d7－d0分别锁定在K7－K0上。
将寄存器的输入脉冲CLK锁定在单脉冲(Pin 132引脚)上。
3.原理图编译、适配和下载：在QuartusⅡ环境中选择EP2C8Q208C8器件，进行原理图的编译和适配，无误后完成下载。
4.功能测试：改变K7－K0的状态，按动一次单脉冲键，LD7－LD0的显示将与K7－K0相对应，若有错则重新调试。
5.生成元件符号。
五、实验结果分析六、实验心得通过本次实验，了解了寄存器的工作原理和构成；熟悉了EDA工具软件的使用方法。
在实验中，用一个锁定在开关k8上的输入端用来控制置0端，我认为VCC也需要使用一个输入端表示，否则在引脚分配时无法对VCC进行分配。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计实验报告目录一、程序设计 (1)1、程序设计目的 (1)2、程序设计基本原理 (1)二、课程设计任务及分析 (6)三、设计原理 (7)1、机器指令 (7)2、微程序流程图 (9)3、微指令代码 (10)4、课程设计实现步骤 (11)四、实验设计结果与分析 (15)五、实验设计小结 (15)六、参考文献 (15)一、程序设计1、程序设计目的（1）在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本模型计算机。
（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。
（3）掌握微程序控制器的组成原理。
（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。
（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。
2、程序设计基本原理（1）实验模型机结构[1] 运算器单元（ALU UINT）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为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。
ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。
ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。
[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。
三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。
[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。
[4] 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。
《计算机组成原理》实验报告---8位算术逻辑运算实验
.'.计算机专业类课程实验报告课程名称：计算机组成原理学 院：信息与软件工程学院专 业：软件工程学生姓名：学 号：指导教师：日 期： 2012 年 12 月 15 日电子科技大学实验报告一、实验名称：8位算术逻辑运算实验二、实验学时：2三、实验内容、目的和实验原理：实验目的：1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2.掌握模型机运算器的数据传送通路组成原理。
3.验证74LS181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。
实验内容：使用模型机运算器，置入两个数据DR1=35，DR2=48，改变运算器的功能设定，观察运算器的输出，记录到实验表格中，将实验结果对比分析，得出结论。
实验原理：1.运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
.'. 2.运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。
3.运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存。
4.锁存器的输入连至数据总线，数据开关（INPUT DEVICE）用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。
5.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。
实验器材（设备、元器件）：模型机运算器四、实验步骤：1. 仔细查看试验箱，按以下步骤连线1）ALUBUS连EXJ32) ALU01连BUS13) SJ2连UJ24) 跳线器J23上T4连SD5) LDDR1,LDDR2,ALUB,SWB四个跳线器拨在左边6) AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平2. 核对线路，核对正确后接通电源3. 用二进制数据开关KD0-KD7向DR1和DR2寄存器置入8位运算数据。
①调拨8位数据开关KD0-KD7为01100101（35H），准备向DR1送二进制数据。
②数据输出三态缓冲器门控信号ALUB=1（关闭）。
③数据输入三态缓冲器门控信号SWB=0（打开）。
计算机组成原理课程设计的实验报告范文
长治学院课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计设计题目：设计一台性能简单的计算机系别：计算机系专业：计科1101班组别：第三组学生姓名: 学号:起止日期: 2013年7月4日~ 2013年7月10日****:***目录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------23.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2．设计指令系统----------------------------------3 3.3．设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------53.4．编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一课程设计的目的通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：（1）计算机的硬件基本组成；（2）计算机中机器指令的设计；（3）计算机中机器指令的执行过程；（4）微程序控制器的工作原理；（5）微指令的格式设计原理；二设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。
计算机组成原理课程设计总结报告[优秀范文5篇]
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计算机组成原理课程设计总结报告[优秀范文5篇]第一篇：计算机组成原理课程设计总结报告大庆师范学院计算机组成原理课程设计总结报告设计题目：基本模型机的模拟设计与实现子题目：外部中断控制流水灯、蜂鸣器学生姓名：院别：专业：班级：学号：指导教师:2011 年 7 月 5日大庆师范学院课程设计任务书题目基本模型机的模拟设计与实现主要内容：对基本模型机的设计与实现，能够自己设计机器指令并且能够翻译为微程序，并能将机器指令和微程序分别打入模拟机的内存和控制存储其中，并通过程序调试能将所编写的程序正确运行。
参考资料：《计算机组成原理》唐朔飞著《计算机组成原理》白中英著《计算机组成原理实验指导》完成期限：一周指导教师签名：2011年 7 月5日大庆师范学院本科毕业论文（设计）大庆师范学院本科毕业论文（设计）目录一、设计目标 (1)二、采用设备 (1)三、设计的原理 (1)3.1 单片机..............................................................................1 3.2中断方式...........................................................................2 3.3实现控制LED 和蜂鸣器的原理 (3)四、逻辑电路图 (3)4.1LED小灯原理图..................................................................... 3 4.2扬声器原理图..................................................................... 3 4.3单片机的独立按键原理图 (4)五、程序代码...........................................................................4 5.1C语言的特点及选择...............................................................4 5.2 程序代 (5)六、调试情况 (5)6.1在keil环境下，编写外部中断的程序…………………………………6 6.2软件调试的步骤 (6)七、心得体会 (6)八、参考文献 (7)大庆师范学院本科毕业论文（设计）摘要：本文介绍了在89c51单片机系统中设计外部中断流水灯、蜂鸣器的一种方法。
8位模型计算机的设计计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告题目8位模型计算机的设计姓名学号班号指导老师成绩目录1. 课程设计目的 (3)2. 开发工具选择 (3)3. 方案选择 (3)4．指令系统设计 (4)5. 模型机框图设计 (5)6. 指令流程图 (6)7. 微指令格式（微程序控制器）设计 (7)8. 微程序（微程序控制器）设计 (7)9. VHDL实现 (9)10. 调试仿真 (16)11. 课程设计回顾总结 (19)参考文献 (19)附录 (19)1. 课程设计目的(1)、计算机组成原理课程设计的主要任务是让学生通过动脑和动手解决计算机设计中的实际问题。
综合运用所学计算机组成原理知识，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本的模型计算机，掌握整机概念，并设计机器指令系统，编写程序，在所设计的模型计算机上调试运行。
(2)、通过一台模型机的设计过程，明确计算机的控制原理与控制过程，巩固和灵活应用所学的理论知识，掌握计算机组成的一般设计方法，提高学生设计能力和实践操作技能，为从事计算机研制与设计打下基础。
2. 开发工具选择以TEC-CA教学实验系统为平台，采用硬件描述语言 VHDL为设计工具，应用QUARTUSⅡ5.1环境进行大规模集成电路的功能设计仿真。
3. 方案选择实习的内容为八位模型计算机的设计，为单总线，微程序控制方式，设置两种寻址方式：直接寻址（“0”）和寄存器寻址（“1”）。
微程序控制方式由微指令译码产生。
微程序中一条机器指令往往分成几步执行，将每一步操作所需的若干为命令以代码编写在一条微指令中，若干条微指令组成一段微程序，对应一条机器指令。
然后根据系统的需要，事先编制各段微程序，将它存入控制存储器（CM）中。
微程序执行过程：（1）从控存中逐条取出“取指令操作”，执行取指令公共操作。
（2）根据指令的操作码，经过微地址形成部件，得到这条指令的入口地址，并送入微地址寄存器中。
（3）从控存中逐条的取出对应的微指令并执行。
8位模型机设计-指令系统及通用寄存器设计
东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院计算机组成原理课程设计专业名称计算机科学与技术班级学号学生姓名指导教师设计时间2014.12.22~2015.1.2课程设计任务书专业：计算机科学与技术学号：学生姓名（签名）：设计题目：8位模型机设计－指令系统及通用寄存器设计一、设计实验条件综合楼808实验室二、设计任务及要求总的设计目标是：设计一个8 位的模型机，其组成为：总线结构:单总线，数据总线位数8位、地址总线8位；●存储器:内存容量64K*8bit●控制器:用硬联线控制器实现26位微操作控制信号●运算器:单累加器，实现加、减等8种操作外设：●输入：用开关输入二进制量●输出：7段数码管和LED显示指令系统规模：64 条指令，7种类型，5种寻址方式本组任务是：1.设计12、15、22、32号指令；2.模型机的通用寄存器R1设计；3.BCD编码器的设计。
三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）设计内容如下：1、指令系统设计：ADDC A, #II 将立即数II加入累加器A中带进位SUB A, EM 从A中减去存储器EM地址的值AND A, @R? 累加器A“与”间址存储器的值MOV A, #II 将立即数II送到累加器A中2、模型机硬件设计：通用寄存器R13、逻辑电路设计：BCD码编码器2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)1.融会贯通计算机组成原理课程的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各个模块的工作原理及相互联系的认识；2.学习运用VHDL进行FPGA/CPLD设计的基本步骤和方法，熟悉EDA的设计、模拟调试工具的使用，体会FPGA/CPLD技术相对于传统开发技术的优点；3.培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计与组装调试的实践经验。
3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）【系统设计】1、模型机逻辑框图图1 模拟机整体逻辑框图图2 XCV200芯片引脚图3 CPU逻辑框图2、指令系统设计：ADDC A, #II 将立即数II加入累加器A中带进位助记符：ADDC A, #II类型：算数运算指令寻址方式：立即数寻址指令格式：第一字节001011XX第二字节立即数：SUB A, EM 从A中减去存储器EM地址的值助记符：SUB A, EM类型：算数运算指令寻址方式：存储器直接寻址指令格式：第一字节001110XX第二字节存储地址：AND A, @R? 累加器A“与”间址存储器的值助记符：AND A, @R?类型：算数运算指令寻址方式：寄存器间接寻址指令格式：第一字节010101XX：MOV A, #II 将立即数II送到累加器A中助记符：MOV A, #II类型：数据传送指令寻址方式：立即数寻址指令格式：第一字节011111XX第二字节立即数3、微操作控制信号：外部设备读信号，当给出了外设的地址后，输出此信号，从指定外设读数据。
计算机组成原理八位原码加减法器电路课程设计
计算机组成原理八位原码加减法器电路课程设计是一个重要的课题，它涉及到计算机内部数字运算的实现方式。
在加减法器电路的设计中，我们需要考虑到输入数据的编码方式以及运算的性质。
在这个设计中，我们将使用八位原码进行加减法运算。
首先，我们需要明确输入的数据格式。
原码表示法是一种最直观的数值表示方法，它直接反映了数值的正负和绝对大小。
对于八位二进制原码，它的取值范围是-256到255。
在这个范围内，数值的大小和其对应的二进制表示之间的关系是简单的线性关系。
接下来，我们来看一下加减法器的电路设计。
由于我们需要进行的是加法和减法运算，我们需要使用两个不同的电路模块：加法器和减法器。
对于加法器，我们可以使用异或门和与门组合的方式来实现。
八位二进制数的异或运算具有"无进位"的性质，因此在需要加法运算时，我们可以通过异或门来实现逐位相加。
由于输入的数据是以原码形式给出的，因此在输出端需要进行一次模2取反操作，将加法结果转化为实际的数值大小。
这个过程可以用一个简单的逻辑表达式描述如下：C[7:0] = A[7:0] XOR B[7:0]D[7:0] = 255 - C[7:0]其中，C[7:0]是异或运算的结果，D[7:0]是实际数值大小。
对于减法器，我们同样可以使用异或门和与门来实现。
由于减法运算涉及到负数的情况，我们需要引入进位信号来处理负数减法的溢出问题。
具体的实现方式可以参考加法器的设计，只是在输出端需要进行一次模2加操作，将减法结果转化为实际的数值大小。
在进行电路设计时，我们还需要考虑到一些细节问题，比如输入输出端的延迟问题、电路的稳定性和抗干扰能力等。
这些因素都可能影响到电路的性能和精度。
因此，在进行电路设计时，我们需要充分考虑这些因素，并通过实验和测试来验证我们的设计是否满足要求。
总的来说，八位原码加减法器电路的设计是一个复杂而又重要的任务。
通过这个设计，我们可以更好地理解计算机内部数字运算的实现方式，也可以为更高级的计算机组成原理课程设计打下基础。
计算机组成原理课程设计报告模板
三、课程设计的时间安排
序号
教学顺序
教学内容
2、控制信号的说明；
3、；实验的关键设计；
4、实验的步骤
5、实验运行图；
6、实验结果分析；
六、结论（应当准确、完整、明确精练；也可以在结论或讨论中提出建议、设想、尚待解决问题等。）
七、参考文献
（一）教科书
唐朔飞编著，《计算机组成原理》，高等教育出版社 第三版
（二）参考书
（1）李勇编著，《计算机原理与设计》，国防科技大学出版社
2、学生独立设计出对应每一条指令的一段微指令，并将若干段微程序写入控制存储器，并检查其正误。
3、把程序通过存储器写操作写入内存中
4、通过存储器读操作连续进行读操作，验证6、读寄存器对寄存器堆中的寄存器连续进行读操作，验证写的数据是否正确。
《计算机组成原理》课程设计
系院：
学生姓名：
专业：
年级：
完成日期
指导教师：
课程设计小组成员名单及分工
姓名
学号
主要完成内容
备注
一、课程设计的目的与要求
本课程设计是在完成了计算机组成原理的教学后进行的，目的在于让学生在掌握了计算机组成原理的基本理论之后，在实验室里老师指导下，自己动手，搭建一个简单的计算机的模型，其模型中包括计算机中的运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令用的控制存储器。在此基础上，给出若干条计算机指令，要求学生自行设计出这若干条指令的微指令，并将其存放于控制存储器，然后用这几条指令设计一段程序。将该段程序存放于内存中，并运行此段程序，且显示该段程序运行后其结果的正、误，分析其原因。通过该实习，让学生在实际操作中加深对计算机的组成原理和指令在计算机中运行过程的理解。
0813022057 施磊磊 计082班 计算机组成原理课程设计(模型计算机的设计与实现)
南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级计082姓名施磊磊学号 **********指导教师顾晖日期 2011.1.10 ～ 2011.1.14一、设计目的1、融会贯通教材各章的内容，通过知识的综合运用，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识，经阿什计算机工作中“时间-空间”概念的理解，从而清晰地建立计算机的整机概念。
2、学习设计和调试计算机的基本步骤和方法，培养科学研究的独立工作能力，取得工程设计和调试的实践和经验。
二、设计内容1、根据给定的数据格式和指令系统，设计一台微程序控制的模型计算机。
2、根据设计图，在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3、在调试成功的基础上，整理出设计图纸和相关文件，包括：（1）总框图（数据通路图）；（2）微程序控制器逻辑图；（3）微程序流程图；（4）微程序代码表；（5）设计说明书；（6）工作小结。
三、数据格式与指令系统1、数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法，字长8位，其中最高位为符号位，其格式如下：7 6 5 4 3 2 1 02、指令格式本实验设计使用5条机器指令，其格式与功能说明如下：7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长（字长为8bits）指令，其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加，结果存放在R0寄存器中。
STA指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。
OUT指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线，显示之。
JMP指令为双字长指令，第一个字为操作码，第二个字为操作数地址，其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。
计算机组成原理课程设计实验报告
计算机组成原理实验报告班级：1403011学号：140301124姓名：于梦鸽地点：EII-312时间：第3批计算机组成原理与体系结构课程设计基本模型机设计与实现一．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SWA 、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SWA 、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。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告引言：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程之一，通过实验可以更好地理解和掌握计算机的组成原理。
本篇实验报告将介绍我们在计算机组成原理实验中所进行的实验内容和实验结果。
实验一：逻辑门电路设计在这个实验中，我们学习了逻辑门电路的设计和实现。
通过使用门电路，我们可以实现与门、或门、非门等基本逻辑运算。
我们首先学习了逻辑门电路的真值表和逻辑代数的基本运算规则，然后根据实验要求，使用逻辑门电路设计了一个简单的加法器电路，并通过仿真软件进行了验证。
实验结果表明，我们设计的加法器电路能够正确地进行二进制数的加法运算。
实验二：数字逻辑电路实现在这个实验中，我们进一步学习了数字逻辑电路的实现。
通过使用多路选择器、触发器等数字逻辑元件，我们可以实现更复杂的逻辑功能。
我们首先学习了多路选择器的原理和使用方法，然后根据实验要求，设计了一个4位二进制加法器电路，并通过数字逻辑实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的4位二进制加法器能够正确地进行二进制数的加法运算。
实验三：存储器设计与实现在这个实验中，我们学习了存储器的设计和实现。
存储器是计算机中用于存储和读取数据的重要组成部分。
我们首先学习了存储器的基本原理和组成结构，然后根据实验要求，设计了一个简单的8位存储器电路，并通过实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的8位存储器能够正确地存储和读取数据。
实验四：计算机硬件系统设计与实现在这个实验中，我们学习了计算机硬件系统的设计和实现。
计算机硬件系统是计算机的核心部分，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。
我们首先学习了计算机硬件系统的基本原理和组成结构，然后根据实验要求，设计了一个简单的计算机硬件系统，并通过实验板进行了搭建和测试。
实验结果表明，我们设计的计算机硬件系统能够正确地进行指令的执行和数据的处理。
结论：通过这些实验，我们深入学习了计算机组成原理的相关知识，并通过实践掌握了计算机组成原理的基本原理和实现方法。
计算机组成运算器实验报告
计算机组成运算器实验报告计算机组成运算器实验报告引言：计算机是当今社会不可或缺的工具，而计算机的核心部件之一就是运算器。
运算器是计算机中负责执行算术和逻辑运算的部件，它的设计和实现对计算机的整体性能起着至关重要的作用。
本实验旨在通过设计和搭建一个简单的运算器，深入理解和掌握计算机组成原理。
一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建一个基于逻辑门的8位运算器，了解和掌握运算器的基本原理和设计方法。
具体目标如下：1. 学习和理解运算器的基本功能和工作原理；2. 掌握逻辑门的基本知识和使用方法；3. 设计和实现一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器；4. 验证运算器的正确性和可靠性。
二、实验原理1. 运算器的功能运算器是计算机中执行算术和逻辑运算的核心部件，其主要功能包括加法、减法、乘法和除法等。
通过逻辑门的组合和控制信号的输入，可以实现各种不同的运算操作。
2. 逻辑门的基本原理逻辑门是运算器中最基本的构建单元，它根据输入信号的不同，产生相应的输出信号。
常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。
通过逻辑门的组合和级联，可以构建出更复杂的逻辑电路，实现各种逻辑运算。
3. 运算器的设计方法运算器的设计方法主要包括两种：组合逻辑设计和时序逻辑设计。
组合逻辑设计是指根据输入信号的组合，直接输出相应的结果。
时序逻辑设计是指根据输入信号的变化过程，按照一定的时序规则输出结果。
三、实验过程1. 运算器的整体设计根据实验要求，我们需要设计一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器。
首先，我们需要确定运算器的输入和输出信号的格式和位数。
然后，根据运算操作的特点，选择合适的逻辑门进行组合和级联，实现各种运算操作。
2. 逻辑门的选择和连接在设计运算器时，我们需要根据实际需求选择适当的逻辑门。
例如，对于加法操作，我们可以选择全加器进行设计；对于减法操作，可以选择加法器和取反器进行设计；对于乘法和除法操作，可以选择移位寄存器和与门进行设计。
计算机组成原理实验报告-八位补码加减法器的设计与实现
计算机科学与技术学院计算机组成原理实验报告书实验名称八位补码加/减法器的设计与实现班级学号姓名指导教师日期成绩实验1八位补码加/减法器的设计与实现一、实验目的1.掌握算术逻辑运算单元（ALU）的工作原理。
2.熟悉简单运算器的数据传送通路。
3.掌握8位补码加/减法运算器的设计方法。
4.掌握运算器电路的仿真测试方法二、实验任务1．设计一个8位补码加/减法运算器（1）参考图1，在QUARTUS II里输入原理图，设计一个8位补码加/减法运算器。
（2）创建波形文件，对该8位补码加/减法运算器进行功能仿真测试。
（3）测试通过后，封装成一个芯片。
2．设计8位运算器通路电路参考下图，利用实验任务1设计的8位补码加/减法运算器芯片建立运算器通路。
3．利用仿真波形，测试数据通路的正确性。
设定各控制信号的状态，完成下列操作，要求记录各控制信号的值及时序关系。
（1）在输入数据IN7~IN0上输入数据后，开启输入缓冲三态门，检查总线BUS7~BUS0上的值与IN0~IN7端输入的数据是否一致。
（2）给DR1存入55H，检查数据是否存入，请说明检查方法。
（3）给DR2存入AAH，检查数据是否存入，请说明检查方法。
（4）完成加法运算，求55H+AAH，检查运算结果是否正确，请说明检查方法。
（5）完成减法运算，分别求55H-AAH和AAH-55H，检查运算结果是否正确，请说明检查方法。
（6）求12H+34H-56H，将结果存入寄存器R0，检查运算结果是否正确，同时检查数据是否存入，请说明检查方法。
三、实验要求（1）做好实验预习，掌握运算器的数据传送通路和ALU的功能特性。
（2）实验完毕，写出实验报告，内容如下：①实验目的。
②实验电路图。
③按实验任务3的要求，填写下表，以记录各控制信号的值及时序关系。
表中的序号表示各控制信号之间的时序关系。
要求一个控制任务填一张表，并可用文字对有关内容进行说明。
号-bus BUS R0 R1 R2 u-busIN0 BUS0⑤实验体会与小结。
计算机组成原理课程设计的实验报告
计算机组成原理课程设计的实验报告实验报告：计算机组成原理课程设计摘要：本实验报告旨在介绍计算机组成原理课程设计的实验过程和结果。
该实验旨在深入理解计算机的组成和工作原理，并通过设计和实现一个简单的计算机系统来加深对计算机组成原理的理解。
本实验报告将包括实验的目的、实验环境、实验步骤、实验结果以及实验的分析和讨论。
1. 实验目的：本实验的目的是通过设计和实现一个简单的计算机系统，加深对计算机组成原理的理解。
具体目标包括：- 理解计算机的基本组成和工作原理；- 掌握计算机硬件的设计和实现方法；- 学习使用计算机组成原理相关的软件工具。
2. 实验环境：本实验所需的硬件和软件环境如下：- 硬件环境：一台支持计算机组成原理课程设计的计算机；- 软件环境：计算机组成原理相关的软件工具，如Xilinx ISE、ModelSim等。
3. 实验步骤：本实验的步骤主要包括以下几个部分：3.1 系统需求分析在设计计算机系统之前，首先需要明确系统的需求和功能。
根据实验要求，我们需要设计一个简单的计算机系统，包括指令集、寄存器、运算单元等。
3.2 系统设计根据系统需求分析的结果，进行系统设计。
设计包括指令集的设计、寄存器的设计、运算单元的设计等。
3.3 系统实现在系统设计完成后，需要进行系统的实现。
具体步骤包括使用硬件描述语言（如VHDL）进行电路设计，使用Xilinx ISE进行逻辑综合和布局布线，最终生成bit文件。
3.4 系统测试在系统实现完成后，需要进行系统的测试。
测试包括功能测试和性能测试。
功能测试主要是验证系统是否按照设计要求正常工作；性能测试主要是测试系统的性能指标，如运行速度、吞吐量等。
4. 实验结果：经过实验，我们成功设计和实现了一个简单的计算机系统。
该系统具有以下特点：- 指令集：支持基本的算术运算和逻辑运算；- 寄存器：包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等；- 运算单元：包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元。
8位算术逻辑运算计算机组成原理实验一
《计算机组成与结构》课程实验报告实验名称 算术逻辑运算 实验序号 1 实验日期 2013.3.29姓 名院系计算机班 级 学 号 专 业计算机科学与技术指导教师成 绩一、实验目的及要求1．掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。
2． 验证算术逻辑运算功能发生器74LS181的组合功能。
三、实验内容1．用二进制数码开关KD0-KD7向DR1 和DR2 计数器指数。
方法：关闭ALU 输出三态门（ALUB ’=0）,开启输入三态门（swb=0）,输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。
ALUB=1 LDDR1=1 KD0-D7=00110101 SWB=0 LDDR2=0T4=KD0-D7=01001000 ALUB=1 SWB=1 LDDR1=0，LDDR2=1T4=2．检查DR1和DR2中存入的数据是否正确，利用算术逻辑运算功能发生器74LS181的逻辑功能，即M=1具体操作为：关闭数据输入三态门swb=1打开ALU 输出三态门ALUB=0.当置S2,S3，S1，S0，M 为 1 1 1 1 1时，总线指示灯显示DR1中的数，而置10101时总线指示灯显示DR2中的数。
说明：LDDRl 、LDDR2、ALUB ’、SWB ’四个信号电平由对应的开关LDDRl 、LDDR2、ALUB 、SWB 给出，拨在上面为“1”，拨在下面为“0”，电平值由对应的显示灯显示，T4由手动脉冲开关给出。
3．验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）在给定DRl ＝35、DR2=48的情况下，改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置，观察运算器的输出，填入实验报告表中，并和理论分析进行比较、验证。
4.实验连接图 开输入三态门 数据存入寄存器DR1 数据开关置数 数据开关置数 开输入三态门二、实验准备1．仔细阅读实验指导书，弄清楚实验步骤和实验原理。
实验中所用的运算器数据通路如图所示。
其中运算器由两片74LSl81以并／串形成8位字长的ALU构成。
《计算机组成原理》课程设计报告
电子信息学院实验报告书课程名：《计算机组成原理》题目：实验类别【验证】班级：学号：姓名：1.2 实训任务第二章设计内容............................... 错误!未指定书签。
2.1 指令的执行流程........................ 错误!未指定书签。
2.1.1“异或”指令..................... 错误!未指定书签。
2.1.2读取指令........................ 错误!未指定书签。
2.1.3 “ADD”指令..................... 错误!未指定书签。
2.2 储存器................................ 错误!未指定书签。
2.3 运算器................................ 错误!未指定书签。
2.4 硬件系统.............................. 错误!未指定书签。
2.4.1计算机硬件组成................... 错误!未指定书签。
2.4.2 采用门电路设计一个8位的全加器电路错误!未指定书签。
2.4.3 定点补码加减法装置逻辑框图..... 错误!未指定书签。
2.5 模型机综合实验....................... 错误!未指定书签。
2.5.2 转移实验........................... 错误!未指定书签。
第三章图表格式............................... 错误!未指定书签。
3.1“异或”指令........................... 错误!未指定书签。
3.2 读取指令.............................. 错误!未指定书签。
3.3“ADD ”指令........................... 错误!未指定书签。
3.4 储存器................................ 错误!未指定书签。
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000
001
010
011
100
101
110
含义
传送
加
减
与
跳转
逻辑左移
空
5. 模型机框图设计
模拟机数据通路如下图所示，模型机采用单总线结构，主要包括运部件ALU，以及程序计数器PC、累加器ACC、指令寄存器IR、数据寄存器MDR、地址寄存器MAR和通用寄存器R，RAM为内存。
控制信号
ALU
(1)寄存器的位数
微程序流程图的下地址，可知共有25条微指令，表2给出了该模拟机微程序的编码。地址3的下地址，应该根据指令操作码来和寻址方式形成，所以将其下地址设为11111，表示如果下地址为11111时，且寻址方式标志位为0（即立即寻址），则下地址应为01 & 指令的操作码，若寻址方式标志位为1（即寄存器寻址），则下地址应为10 & 指令的操作码。
(4)微命令的设置（各标识的含义）
6. 指令流程图
指令的流程图如图 3所示，共有 8 条指令，每条指令都要经过取指令、分析指令和执行指令3个步骤。
在取指令阶段，8 条指令是一样的，首先程序计数器PC的内容通过总线送入地址寄存器MAR，存储信息，PC+1传送给PC，把读出的内容传送给指令寄存器IR 。再接下来的操作中，根据不同的指令，执行顺序也不同。
7.微指令格式（微程序控制器）设计
微指令格式设计如表1：
控 制 信 号
描 述
ACC_bus
用ACC的内容驱动总线
load_ACC
将总线上的数据载入ACC
PC_bus
用PC的内容驱动总线
load_IR
将总线上的数据装载至IR
load_MAR
将总线上的数据装载至MAR
MDR_bus
用MDR的内容驱动总线
3. 方案选择
实习的内容为八位模型计算机的设计，为单总线，微程序控制方式，设置两种寻址方式：直接寻址（“0”）和寄存器寻址（“1”）。
微程序控制方式由微指令译码产生。微程序中一条机器指令往往分成几步执行，将每一步操作所需的若干为命令以代码编写在一条微指令中，若干条微指令组成一段微程序，对应一条机器指令。然后根据系统的需要，事先编制各段微程序，将它存入控制存储器（CM）中。
ALU_ADD
在ALU中执行逻辑加操作
ALU_SUB
在ALU中执行减操作
ALU_AND
在ALU中执行与操作
ALU_SHL
在ALU中执行左移操作
8. 微程序（微程序控制器）设计
根据微处理器的数据通路和指令系统，可得出微程序的流程图如图4所示。微程序的编码采用直接编码方法，每一个控制信号对应一位，共有17个控制信号，根据微指令格式把相关的控制信号整合到一起进行编码。
所有的寄存器都均为8位：
1通用寄存器R。该模拟机有1个通用寄存器，用于寄存器寻址时存放结果，提供操作数。
2指令寄存器IR。为了提高取指令的速度，将指令从内存中读出，经数据总线直接置入IR。
3 数据寄存器MDR、地址寄存器MAR。地址寄存器MAR提供访问主存的地址；数据寄存器MDR，把从内存取出的数据暂存于MDR中，在用到该数据进行运算时，再从MDR中取出数据进行运算。
8位模型计算机的设计计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计报告
题 目8位模型计算机的设计
姓 名
学 号
班 号
指导老师
成 绩
1.Байду номын сангаас课程设计目的3
2. 开发工具选择3
3. 方案选择3
4．指令系统设计4
5. 模型机框图设计5
6. 指令流程图6
7. 微指令格式（微程序控制器）设计7
8. 微程序（微程序控制器）设计7
ALU_ACC
用ALU的结果装载ACC
INC_PC
PC+1并将结果存至PC中
Addr_bus
用IR指令中的地址部分驱动总线
CS
片选。用MAR的内容设置存储器地址
R_NW
读取，不可写。当R_NW无效且CS有效时，MBR的内容存储于存储器中
Reg_bus
用寄存器R的内容驱动总线
load_Reg
将总线上的数据装载至R
(2)、通过一台模型机的设计过程，明确计算机的控制原理与控制过程，巩固和灵活应用所学的理论知识，掌握计算机组成的一般设计方法，提高学生设计能力和实践操作技能，为从事计算机研制与设计打下基础。
2. 开发工具选择
以TEC-CA教学实验系统为平台，采用硬件描述语言 VHDL为设计工具，应用QUARTUSⅡ5.1环境进行大规模集成电路的功能设计仿真。
微程序控制基本框图：
4. 指令系统设计
所要设计的微程序控制器是由七条指令来完成的，即：sta, add, sub, and1, jmp, shl, nop。实现功能分别如下：
sta 指令实现存操作；
add 指令实现加法操作；
sub 指令实现减法操作；
and1指令实现与操作；
jmp 指令实现无条件跳转操作；
微程序执行过程：
（1）从控存中逐条取出“取指令操作”，执行取指令公共操作。
（2）根据指令的操作码，经过微地址形成部件，得到这条指令的入口地址，并送入微地址寄存器中。
（3）从控存中逐条的取出对应的微指令并执行。
（4）执行完一条机器指令对应的微程序后又回到取指微程序的入口地址，继续第（1）步，以完成取下一条机器指令的公共操作。
9. VHDL实现9
10. 调试仿真16
11. 课程设计回顾总结19
参 考 文 献19
附录………………………………………………………………………………………………19
1. 课程设计目的
(1)、计算机组成原理课程设计的主要任务是让学生通过动脑和动手解决计算机设计中的实际问题。综合运用所学计算机组成原理知识，在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成系统构造一台基本的模型计算机，掌握整机概念，并设计机器指令系统，编写程序，在所设计的模型计算机上调试运行。
4程序计数器PC。用于存放下一条指令的内存地址。
(2)总线宽度：该模拟机只有一条总线，且总线宽度为8位。
(3)ALU位数及运算功能
ALU可以实现8位操作数的运算，即ALU的位数为8位。
ALU运算功能为：
加（001：add）、减（010：sub）、逻辑与（011：and）、左移（101：shl）、跳转（100：jmp）、空（110：nop）。
shl 指令实现逻辑左移操作；
nop 指令实现空操作。
7 5 4 10
操作码
寻址方式
标志位
模拟机采用了定长的指令格式，每条指令字长为8位。采用的寻址方式为直接寻址和寄存器寻址，标志位为“0”时为直接寻址，为“1”时为寄存器寻址。
操作码类型及编码方式如下：
操作码
sta
add
sub
and1
jmp
shl
nop