《计算机组成原理》实验七、综合实验

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计算机组成原理实验报告

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》学生实验报告

《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。

实验7串行接口输入输出实验

实验7串行接口输入输出实验

北京林业大学11学年—12学年第 2 学期计算机组成原理实验任务书专业名称:计算机科学与技术实验学时: 2课程名称:计算机组成原理任课教师:张海燕实验题目:实验七串行接口输入输出实验实验环境:TEC-XP+教学实验系统、PC机实验内容1.串行接口输入输出;2.串行接口扩展。

实验目的学习串行口的正确设置与使用。

实验要求1.实验之前认真预习,明确实验的目的和具体实验内容,做好实验之前的必要准备。

2.想好实验的操作步骤,明确通过实验到底可以学习哪些知识,想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果;3.在教学实验过程中,要爱护教学实验设备,记录实验步骤中的数据和运算结果,仔细分析遇到的现象与问题,找出解决问题的办法,有意识地提高自己创新思维能力。

4.实验之后认真写出实验报告,重点在于预习时准备的内容,实验数据,运算结果的分析讨论,实验过程、遇到的现象和解决问题的办法,自己的收获体会,对改进教学实验安排的建议等。

善于总结和发现问题,写好实验报告是培养实际工作能力非常重要的一个环节,应给以足够的重视。

必要知识串行接口是计算机主机和某些设备之间实现通信,硬件造价比较低廉、标准化程度比较高的一种输入输出接口线路,缺点是通信的速度比较低。

从在程序中使用串行接口芯片的角度看,接口芯片内有用户可以访问的4个寄存器,分别是接收CPU送来数据的输出数据缓冲寄存器,向CPU提供数据的输入数据缓冲寄存器,接收CPU发来的控制命令的控制寄存器,向CPU提供接口运行状态的状态寄存器,必须有办法区分这4个寄存器。

接口芯片中还有执行数据串行和并行转换的电路,接口识别电路等。

串行接口用于执行数据的输入输出操作。

一次输入或输出操作通常需要两个操作步骤完成,第一步是为接口芯片提供入出端口地址,即把指令寄存器低位字节的内容(8位的IO端口地址)经过内部总线和运算器部件写进地址寄存器AR,第二步是执行输入或输出操作,若执行输入指令IN,则应从接口芯片读出一个8位的数据并经过数据总线DB和内部总线IB写进寄存器堆中的R0寄存器,若执行OUT指令,则需要把R0寄存器的内容经过内部总线IB和数据总线DB写入接口芯片。

计算机组成原理实习报告

计算机组成原理实习报告

一、实习目的本次实习旨在通过实际操作,加深对计算机组成原理理论知识的理解,提高动手实践能力。

通过实习,使学生熟悉计算机系统的基本组成,了解计算机各部件的功能和相互关系,掌握计算机组成原理的基本实验方法和技能。

二、实习内容1. 计算机系统组成结构实验(1)实验目的:了解计算机系统的基本组成,熟悉各部件的功能和相互关系。

(2)实验内容:观察计算机硬件组成,包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡等,了解各部件的功能和作用。

(3)实验步骤:1)观察计算机硬件组成,了解各部件的名称和功能。

2)了解主板、CPU、内存、硬盘、显卡等部件之间的连接关系。

3)分析计算机系统的工作原理。

2. 计算机组成原理实验(1)实验目的:加深对计算机组成原理理论知识的理解,提高动手实践能力。

(2)实验内容:1)静态随机存储器(RAM)实验:学习静态RAM的存储方式,并执行写数据和读数据的操作。

2)指令系统实验:掌握机器指令的编写与执行过程,了解算术运算指令、逻辑运算指令、标志位的作用等。

3)微程序控制器实验:了解微程序设计的方法,掌握微程序控制器的工作原理。

4)流水线CPU实验:理解流水CPU的工作原理,掌握流水线的基本概念和性能分析。

(3)实验步骤:1)按照实验指导书的要求,连接实验电路。

2)进行静态RAM的读写操作,观察实验结果。

3)编写汇编语言程序,执行算术运算、逻辑运算等指令,观察标志位的变化。

4)设计微程序控制器,实现简单指令的执行。

5)分析流水线CPU的时空图,计算吞吐率和加速比。

3. 计算机组成原理综合实验(1)实验目的:综合运用计算机组成原理知识,设计并实现一个简单的计算机系统。

(2)实验内容:1)设计一个简单的计算机系统,包括CPU、内存、输入输出设备等。

2)编写汇编语言程序,实现特定功能。

3)实现系统的输入输出操作。

(3)实验步骤:1)根据实验要求,设计计算机系统的硬件结构。

2)编写汇编语言程序,实现系统功能。

计算机组成原理综合性实验

计算机组成原理综合性实验

《计算机组成原理》综合性实验实验一、复杂模型机设计实验实验二、用CPLD实现模型计算机的设计实验实验三、具有中断处理功能的模型机设计实验实验四、具有并行处理功能的模型机设计实验实验五、具有定时功能的模型机设计实验实验一、复杂模型机设计实验1.1模型计算机设计的基本指导思想设计一台完整的计算机,大致需按如下的顺序来考虑。

1) 确定设计目标确定所设计计算机的功能和用途。

2) 确定指令系统确定数据的表示格式、位数、指令的编码、类型、需要设计哪些指令及使用的寻址方式。

3) 总体结构与数据通路总体结构设计包含确定各部件设置以及它们之间的数据通路结构。

在此基础上,就可以拟出各种信息传输路径,以及实现这些传输所需要的微命令。

对于部件设置,比如要确定运算器部件采用什么结构,控制器是微程序控制还是硬联控制等。

综合考虑计算机的速率、性能价格比、可靠性等要求,设计合理的数据通路结构,确定采用何种方案的内总线及外总线。

数据通路不同,执行指令所需要的操作就不同,计算机的结构也就不一样。

4) 设计指令执行流程数据通路确定后,就可以设计指令系统中每条指令的执行流程。

根据指令的复杂程度,确定每条指令所需要的机器周期数。

对于微程序控制的计算机,根据总线结构,需考虑哪些微操作可以安排在同一条微指令中,哪些微操作不能安排在同一条微指令中。

5) 确定微程序地址根据后续微地址的形成方法,确定每个微程序地址及分支转移地址。

6) 微指令代码化根据微指令格式,将微程序流程中的所有微指令代码化,转化成相应的二进制代码,写入到控制存储器中的相应单元中。

7) 组装、调试在总调试前,先按功能模块进行组装和分调,因为只有各功能模块工作正常后,才能保证整机的正常运行。

当所有功能模块都调试正常后,进入总调试。

连接所有模块,用单步微指令方式执行机器指令的微程序流程图,当全部微程序流程图检查完后,若运行结果正确,则在内存中装入一段机器指令,进行其他的运行方式等功能调试及执行指令的正确性验证。

计 算 机 组 成 原 理 综 合 实 验

计 算 机 组 成 原 理 综 合 实 验

计算机组成原理综合实验微机程序设计指导老师:学生姓名:班级:学号:一实验目的在TEC-4中另外设计3条机器指令,并设计微程序运行机器指令进行验证二实验过程1、选择机器指令操作码地址通过观察下面的TEC-4 微程序流程图:发现没有用到的机器指令操作码只剩下0111,1101,1110,1111没有别使用,又因为0111(17)被KRD使用掉,1111(0F)是不能使用的,考虑到1010(IRET 1A),1011(INTS 1B),1100(INTC 1C)是中断指令,不会再接下来设计的微程序汇中被使用到,所以最终决定使用1100,1101,1110这三个微指令地址,即对应1C,1D,1E。

2、机器指令设计过程(1)机器指令要求*从控制台输入数据到制定的寄存器助记符:IN Rd,SW ;Rd←SW,数据冲SW7~SW0输入,然后按QD机器码:选用1101 作为操作码(1C)1101 0 0 Rd1 Rd0*将制定的寄存器中的数据传送到制定的寄存器中助记符:LD Rd,Rd ;Rd←Rs,将Rs所指向的寄存器中的数据传送到Rd所指向的寄存器中机器码: 选用1110 作为操作码(1D)1110 Rs1 Rs0 Rd1 Rd0*将指定的寄存器中的内容输出到总线上助记符:OUT DBUS,Rs;DBUS←Rs,将Rs所指向的寄存器中的数据传送到总线机器码: 选用1100 作为操作码(1E)1100 Rs1 Rs0 0 0(2)机器指令的设计观察数据通路总体,了解各个硬件端口的功能:*IN 机器指令设计思路数据流是通过打开三态门及控制信号SW_BUS#,将用户通过SW7~SW0输入的数据传送到总线,再打开LDER ,使总线上的数据传送到ER (暂存寄存器),然后通过打开WRD 写命令,使数据传送到Wd1,Wd2(即Rd1 Rd0)所指向的寄存器。

又因为运行程序是,用户需要时间手动通过SW7~SW0输入数据,所以在打开LDER 之前用TJ 微操作,是微程序停机,然后用户输入数据,再运行存数,所以IN 机器指令如下:01 011D*LD机器指令设计思路数据流是通过RF中B端口,打开三态门RS_BUS#,使Rs1 Rs0所决定的寄存器中的数据传送到总线,然后打开LDER,使总线上的数据传送到ER(暂存寄存器),然后通过打开WRD写命令,使数据传送到Wd1,Wd2(即Rd1 Rd0)所指向的寄存器。

计算机组成原理综合性实验报告

计算机组成原理综合性实验报告

一、实验目的1、掌握微程序控制器的组成原理2、掌握微程序的编制,写入,观察微程序的运行3、掌握时序发生器,rom,寄存器的组成原理二、实验内容3、详细设计首先是微指令的编写,本次实验需要编写三条微指令:BADD,ADD 和STA。

如下表:AD LDR2 R1-X R2-Y + - P NAD 000 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 10 000 001 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 010 010 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 000 011 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 100 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 000 101 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 00 110 110 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 00 000 CPU周期与时序脉冲的分配:每条指令执行一个cpu周期,分为4个时序脉冲。

T(1)时进行取指令。

T(2)时将后继地址存到微地址寄存器中,并将p字段和控制字段存入微命令寄存器。

T(3)时将进行地址逻辑转移,若p字段为00或11则不用改变微地址寄存器中的地址,其他情况则需要通过判断op字段或进位标志c来改变微地址寄存器的值。

T(4)时将该条微命令输出。

4、测试结果以下是仿真波形:1、时序脉冲2、BADD(C=0)3、BADD(C=1)4、ADD5、STA测试结果准确5、实验总结这次实验,难度不在怎么写那些模块上,而是在对整个微程序控制器的运行过程的理解上和时序脉冲的分配上。

在读过书中的相关内容和与同学讨论后,我对这个实验的大概流程有了比较清楚的思路。

于是开始写代码。

这个过程算是很顺利,因为只要用到vhdl的基本语法就可以了。

写完后编译通过,开始仿真,才真正开始出现问题。

首先是清零信号,在一个时序脉冲后清零信号还是有效,无法将控存中的微指令存入寄存器,然后是输出的微命令持续的时间不对,有的持续一个cpu周期,有的持续两个cpu周期,通过增加输出,在仿真波形中查看op,c,地址转移逻辑的输出addr1,微地址寄存器的输出addr2等的波形,发现是时钟信号出现问题:我将时钟设为clk=‘1’了,于是将时钟改为rising_edge(clk)。

机综实验报告

机综实验报告

一、实验模块计算机组成原理实验二、实验标题计算机组成原理实验报告三、实验内容本次实验主要围绕计算机组成原理展开,通过实际操作和理论分析,加深对计算机硬件组成和工作原理的理解。

四、实验目的1. 理解计算机硬件的基本组成,包括CPU、内存、I/O接口等。

2. 掌握计算机各组成部分之间的数据传输和通信方式。

3. 了解计算机的基本工作原理,包括指令的执行过程和中断处理等。

4. 通过实验,提高动手能力和问题解决能力。

五、实验环境实验地点:学校机房实验设备:计算机组成原理实验箱(EL-JY-II型)实验软件:相关实验软件六、实验步骤及实验结果1. CPU实验(1)实验连线:将CPU、内存、I/O接口等设备按照实验要求进行连接。

(2)写数据:向内存写入数据,通过CPU读取数据并输出。

(3)实验结果:观察数据是否正确传输,分析CPU的工作原理。

2. 内存实验(1)实验连线:将内存与CPU、I/O接口等设备连接。

(2)往存储器写数据:向内存写入数据。

(3)从存储器读数据:从内存读取数据,观察数据是否正确。

(4)实验结果:分析内存的工作原理,验证内存读写功能。

3. I/O接口实验(1)实验连线:将I/O接口与CPU、内存等设备连接。

(2)实验步骤:通过I/O接口进行数据传输。

(3)实验结果:观察数据是否正确传输,分析I/O接口的工作原理。

4. 中断实验(1)实验连线:将中断设备与CPU、内存等设备连接。

(2)实验步骤:模拟中断发生,观察CPU如何响应中断。

(3)实验结果:分析中断处理过程,理解中断在计算机中的作用。

七、实验结果的分析与总结1. 通过本次实验,我们深入了解了计算机硬件的基本组成和工作原理,掌握了CPU、内存、I/O接口等设备的工作方式。

2. 实验过程中,我们学会了如何进行实验连线、数据传输和中断处理等操作,提高了动手能力和问题解决能力。

3. 实验结果表明,计算机硬件各部分之间协同工作,共同完成指令的执行和数据的处理。

计算机组成原理综合实验-课程设计

计算机组成原理综合实验-课程设计

6 硬连线控制器的设计与调试(课程设计)一、教学目的、任务与实验设备(一)教学目的(1)融会贯通计算机组成原理课程、计算机组织和结构的内容,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,特别是对硬连线控制器的认识。

(2)学习运用ISP(在系统编程)技术进行设计和调试的基本步骤和方法,熟悉集成开发软件中设计、模拟调试工具的使用,体会ISP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。

(二)设计与调试任务(1)按给定的数据格式和指令系统,在所提供的器件范围内,设计一台硬连线控制器控制的模型计算机。

(2)根据设计图纸,在通用实验台上进行组装,或对微程序控制方案的模型机进行改装,并调试成功。

(3)在组装调试成功的基础上,整理出设计图纸和其他文件,包括:1.总框图(数据通路图);2.硬连线控制器逻辑模块图;3.模块ABEL语言源程序(如果有的话);4.硬连线控制流程图;5.模拟向量测试方程(可以和ABEL源程序合并);6.元件排列图;7.设计说明书;8.调试小结。

如果没有第3点的ABEL源程序,则文件中必须包含控制信号的译码函数方程组,用逻辑表达式表示出每个控制信号。

(三)实验设备(1)TEC-5一台(2)双踪示波器一台(3)直流万用表一只(4)逻辑测试笔一支(在TEC-5上)集成电路建议使用ISP芯片(一片ispLSI1032)。

采用ISP器件,则需要一台PC机运行设计自动化软件(例如ispEXPERT)作设计、编程和下载使用。

二、数据格式和指令系统采用与模型计算机相同的指令系统,即8条机器指令。

三、总体设计采用的数据通路和微程序控制器方案相同,可参阅前面的介绍,不再赘述。

硬连线控制器模型机所使用的时序信号比微程序控制器的要多一些,除了原有的时序信号T1至T4外,还需要节拍信号,一拍等于一个T1至T4循环。

实验仪提供的节拍信号有三个:W1至W3。

计算机组成原理综合实验报告

计算机组成原理综合实验报告

计算机组成原理综合实验报告一、实验目的本次计算机组成原理综合实验旨在深入理解计算机组成的基本原理,通过实际操作和设计,巩固所学的理论知识,并培养实践动手能力和创新思维。

二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机硬件实验平台、数字逻辑实验箱、示波器、万用表等。

三、实验内容1、运算器实验设计并实现一个简单的运算器,能够完成加法、减法、乘法和除法运算。

通过实验,深入理解运算器的工作原理,包括数据的输入、运算过程和结果的输出。

2、控制器实验构建一个基本的控制器,实现指令的读取、译码和执行过程。

了解控制器如何控制计算机的各个部件协同工作,以完成特定的任务。

3、存储系统实验研究计算机的存储系统,包括主存和缓存的工作原理。

通过实验,掌握存储单元的读写操作,以及如何提高存储系统的性能。

4、输入输出系统实验了解计算机输入输出系统的工作方式,实现与外部设备的数据传输。

四、实验步骤1、运算器实验步骤(1)确定运算器的功能和架构,选择合适的逻辑器件。

(2)连接电路,实现加法、减法、乘法和除法运算的逻辑。

(3)编写测试程序,输入不同的数据进行运算,并观察结果。

2、控制器实验步骤(1)分析控制器的工作流程和指令格式。

(2)设计控制器的逻辑电路,实现指令的译码和控制信号的生成。

(3)编写测试程序,验证控制器的功能。

3、存储系统实验步骤(1)连接存储单元,设置地址线、数据线和控制线。

(2)编写读写程序,对存储单元进行读写操作,观察数据的存储和读取情况。

(3)通过改变缓存策略,观察对存储系统性能的影响。

4、输入输出系统实验步骤(1)连接输入输出设备,如键盘、显示器等。

(2)编写程序,实现数据的输入和输出。

(3)测试输入输出系统的稳定性和可靠性。

五、实验结果1、运算器实验结果通过测试程序的运行,运算器能够准确地完成加法、减法、乘法和除法运算,结果符合预期。

2、控制器实验结果控制器能够正确地译码指令,并生成相应的控制信号,使计算机各个部件按照指令的要求协同工作。

计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实验报告
置控制信号为:
按住 STEP 脉冲键,CK 由高变低,这时寄存器 A 的黄色选择指示灯亮,表明选择 A 寄存 器。放开 STEP 键,CK 由低变高,产生一个上升沿,数据 55H 被写入 A 寄存器。
将 66H 写入 W 寄存器 二进制开关 K23-K16 用于 DBUS[7:0]的数据输入,置数据 66H
将 33H 写入 R2 寄存器 二进制开关 K23-K16 用于 DBUS[7:0]的数据输入,置数据 33H
置控制信号为:
按住 STEP 脉冲键,CK 由高变低,这时寄存器 R2 的黄色选择指示灯亮,表明选择 R2 寄 存器。放开 STEP 键,CK 由低变高,产生一个上升沿,数据 33H 被写入 R2 寄存器。
读 R3 寄存器 置控制信号为:
这时寄存器 R3 的红色输出指示灯亮,R3 寄存器的数据送上数据总线。此时数据总线 指示灯 L7... L0 为: 01000100. 将 K11(RRD)置为 1, 关闭 R3 寄存器输出。
注意观察: 1.数据在 K11(RRD)为 0 时输出,不是沿触发,与数据打入不同。
试手段,能动态跟踪数据,流向、捕捉各种控制信息,实时反映模型机现场,使实验者及时 了解程序和微程序设计的正确性,便以修改。
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,运用多种调试手段运行用户程序,使实验者 对计算机组成原理一目了然。 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。逻辑控制器由 CPLD 实现,也可进行重新设计并通过 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。 系统的数据线、地址线、控制线均在总线接口区引出,并设计了 40 芯锁进插座,供用 户进行 RAM、8251、8255、8253、8259 等接口器件的扩展实验。 6、支持中断实验 采用最底层的器件设计,让学生可以从微程序层面上学习中断请求、中断响应、中断处 理、中断入口地址的产生、中断服务程序及中断返回(RETI)整个过程。 7、支持两种控制器实验 系统提供两种控制器方式,即微程序控制器和组合逻辑控制器。在微程序控制器中,系 统能提供在线编程,实时修改程序,显示程序并进行调试的操作环境。组合逻辑控制器,已 下载有一套完整的实验方案,用户也可使用 CPLD 工具在 PC 机上进行自动化设计。 8、支持子程序调用、返回、指令流水线和 RISC 精简指令系统实验。 9、配备以 Win98/2000/XP 为操作平台的集成调试软件包 系统支持 RS-232C 串行通讯,借助 PC 资源形成了强大的在线文档与图形的动态管理系 统,自带编译器,支持汇编语言的编辑、编译、调试,一次点击即可完成程序和与其对应微 程序的链接装载并自动弹出调试窗口,在主界面中开辟了程序和与其对应微程序的调试、模 型机结构示意图(点击各模块即可修改双向模块参数)、微程序等跟踪显示窗口,供用户选 择,可动态显示数据流向、实时捕捉数据、地址、控制总线的各种信息,使调试过程极为生 动形象。

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名称:计算机组成原理实验报告摘要:本实验旨在通过对计算机组成原理的实际操作,加深对计算机硬件组成和工作原理的理解。

通过实验,我们深入学习了计算机的基本组成部分,包括中央处理器(CPU)、存储器(内存和外存)、输入输出设备等,并通过实际操作和数据收集,探究了这些组成部分的工作原理和性能评估。

1. 引言计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的一门重要课程,它涉及到计算机硬件的基本组成和工作原理。

通过实验,我们可以更深入地了解计算机的内部结构和工作原理,加深对计算机组成原理的理解。

2. 实验目的本实验的目的是通过实际操作,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部分,包括中央处理器(CPU)、存储器(内存和外存)、输入输出设备等;- 掌握计算机组成部分的工作原理,包括指令执行过程、数据传输过程等;- 学习使用性能评估工具,对计算机组成部分进行性能评估;- 分析实验结果,总结实验中的问题和经验。

3. 实验设备和材料- 计算机硬件:包括主机、显示器、键盘、鼠标等;- 实验软件:计算机组成原理实验软件;- 实验材料:实验指导书、实验报告模板等。

4. 实验方法4.1 实验步骤本实验分为以下几个步骤:1) 打开计算机并登录操作系统;2) 启动计算机组成原理实验软件;3) 根据实验指导书的要求,完成实验任务;4) 记录实验过程中的关键数据和观察结果;5) 关闭计算机组成原理实验软件;6) 关机并退出操作系统。

4.2 实验内容本实验包括以下几个内容:1) CPU性能评估:通过实验软件模拟CPU的运行过程,使用性能评估工具记录CPU的运行时间、指令执行速度等关键数据,并进行分析和比较。

2) 存储器性能评估:通过实验软件模拟存储器的读写过程,使用性能评估工具记录存储器的读写速度、延迟等关键数据,并进行分析和比较。

3) 输入输出设备性能评估:通过实验软件模拟输入输出设备的工作过程,使用性能评估工具记录输入输出设备的响应时间、传输速度等关键数据,并进行分析和比较。

计算机组成原理的实验报告

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

计算机组成原理实验报告

计算机组成原理实验报告一、实验目的本次计算机组成原理实验的主要目的是深入理解计算机的内部结构和工作原理,通过实际操作和观察,巩固和拓展课堂上学到的理论知识,培养实践动手能力和解决问题的能力。

二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机主机、逻辑分析仪、示波器、面包板、各种芯片(如 74LS 系列、8255 芯片等)、导线若干。

三、实验内容1、算术逻辑运算单元(ALU)实验通过使用芯片搭建一个简单的算术逻辑运算单元,实现加法、减法、与、或等基本运算,并观察运算结果。

2、存储单元实验构建一个存储单元,了解存储器的读写操作和存储原理,包括随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

3、控制器实验设计一个简单的控制器,实现指令的译码和执行,理解计算机如何按照指令序列进行工作。

4、总线结构实验研究计算机内部的总线结构,包括数据总线、地址总线和控制总线,了解它们在信息传输中的作用。

四、实验原理1、算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元是计算机中进行算术和逻辑运算的核心部件。

它通常由加法器、减法器、逻辑门等组成。

通过对输入的操作数进行相应的运算操作,产生输出结果。

2、存储单元存储器用于存储程序和数据。

随机存储器(RAM)可以随时读写,但其数据在断电后会丢失;只读存储器(ROM)中的数据在制造时就已确定,只能读取不能修改,且断电后数据不会丢失。

3、控制器控制器是计算机的指挥中心,负责从存储器中取出指令,对指令进行译码,并产生控制信号,控制各个部件的操作。

4、总线结构总线是计算机内部各个部件之间传输信息的公共通道。

数据总线用于传输数据,地址总线用于传输地址信息,控制总线用于传输控制信号。

五、实验步骤(1)按照实验电路图,在面包板上正确连接 74LS 系列芯片,如74LS181 等,构建加法器和逻辑运算电路。

(2)通过改变输入信号的值,使用逻辑分析仪观察输出结果,验证运算的正确性。

2、存储单元实验(1)使用芯片搭建随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)电路。

计算机组成原理实验总报告

计算机组成原理实验总报告

计算机组成原理实验报告班级:0411202学号:2012211xxx姓名: kelory_lee2014年12月7日目录1.实验一Hamming码2.实验二乘法器3.实验三时序部件4.实验四CPU_算术逻辑单元5.实验五CPU_指令译码器6.实验六CPU_微程序控制器7.实验七-八CPU_无流水无cache实验1 Hamming码一.实验目的(1)对容错技术有初步了解,理解掌握海明码的原理(2)掌握海明码的编码以及校验方法二.实验内容(1)先连接JTAG线和USB线(CPU实验时才用接此线),然后接实验箱电源线,最后才可以打开电源。

(切记:不能带电插拔Jtag口,否则会损坏实验设备)(2)安装ByteBlaster:Quartus→tools→>programmer→HardwareSetup(在打开programmer窗口的左上角或从Edit菜单—> HardwareSetup 亦可打开)→选Hardware Settings→点击Add Hardware→Hardware type →Altera ByteBlaster→ok即可;Mode选Jtag。

(3)打开Quartus→tools→programmer→AddFile,将hamming.sof(在C盘的相应目录下)下载到FPGA中。

注意进行programmer时,应在program/configure下的方框中打勾,然后下载。

(4)在实验台上通过模式开关选择FPGA独立调试模式010。

首先输入的8位操作数对应开关SD15~SD8,编码后的hamming码在灯A0~A12上体现。

其次开关SA0是控制位,待校验的13位数据对应SD7~SD0与SA5~SA1。

最后比较的结果在灯R4~R0上体现。

观察实验现象并记录相应数据如对8位数据10101100进行hamming编码和校验。

第一,先手工计算校验位P5~P1=_10111__,编码后的hamming码为__1101001101011。

计算机组成原理实验七微程序计数器

计算机组成原理实验七微程序计数器
3、实验步骤
(1)按照下表连接线。
(2) uPC加1。
置控制信号为:
按一次STEP脉冲键,CK产生一个上升沿,数据uPC被加1。
(3)uPC打入。
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:
当EMWR,EMEN=0时,数据总线(DBUS)上的数据被送到指令总线(IBUS)上。
微程序计数器
成绩
实验目的:
掌握模型机中微程序计数器结构、工作原理及其控制方法。
实验条件:CPTH实验仪
实验内容:
1、实验要求
利用CPTH实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据,其它开关做为控制信号,实现微程序计数器uPC的写入和加1功能。
2、实验原理
微程序计数器的原理图如图12所示。
74HC161是一片带预置的4位二进制记数器。功能如下:
置控制信号K3,K2,K1,K0为:1000。当EMWR,EMEN=0时,数据总线(DBUS)上的数据被送到指令总线(IBUS)上。
按住STEP脉冲键,CK由高变低,这时寄存器uPC的黄色预置指示灯亮,表明uPC被预置。放开STEP键,CK由低变高,产生一个上升沿,数据10H被写入uPC寄存器。
实验总结:
手动irenk0预苴upc低电平有效emenk1em存储器工作使能低电平有效emwrk2em存储器写使能低电平有效emrdk3em存储器读使能低电平有效upc工作脉沖上升沿打入10置控制信号为
洛阳理工学院实验报告七
系别
计算机系
班级
学号
姓名
课程名称
计算机组成与系统结构
实验日期
2015.5.25
实验名称
按住STEP脉冲键,CK由高变低,这时寄存器uPC的黄色预置指示灯亮,表明uPC被预置。放开STEP键,CK由低变高,产生一个上升沿,数据10H被写入uPC寄存器。
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实验七综合设计
一.实验目的:
1、掌握程序的结构。

2、掌握程序的设计、调试方法。

二.实验内容:
假设有一组数据:5,-4,0,3,100,-51,请编一程序,判断:每个数大于0,等于0,还是小于0;并输出其判断结果。

即: 1 当x>0
y= 0 当x=0
-1 当x<0
DA TA SEGMENT
X DB -25
Y DB ?
DA TA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DA TA
START:MOV AX,DA TA
MOV DS,AX ;初始化
MOV AL,X ;X取到AL中
CMP AL,0 ;AL中的内容和0比较
JGE BIG ;大于等于0,转BIG
MOV BL,-1 ;否则为负数,-1送BL
JMP EXIT ;转到结束位置
BIG: JE EE ;AL中的内容是否为0,为0转EE
MOV BL,1 ;否则为在于0,1送BL
JMP EXIT ;转到结束位置
EE: MOV BL,0 ;0送BL中
EXIT: MOV Y,BL ;BL中内容送入Y单元
MOV AH,4CH
INT 21H ;程序结束
CODE ENDS
END START ;汇编结束
三.实验要求:
实验前要做好充分准备,包括汇编程序清单、调试步骤、调试方法,以及对程序结果的分析等。

四.编程提示:
1、首先将原始数据装入起始地址为XX的字节存储单元中。

2、将判断结果以字符串的形式存放在数据区中,以便在显示输出时调用。

3、其中判断部分可采用CMP指令,得到一个分支结构,分别输出“y=0”, “y=1”, “y=-1”。

4、程序中存在一个循环结构,循环6次,调用6次分支结构后结束。

五.思考题:
程序中的原始数据是以怎样的形式存放在数据区中的?请用DEBUG调试程序观察并分析。

六.实验报告:
1、程序说明。

说明程序的功能、结构。

2、调试说明。

包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的,并对调试过程中的问题进行分析,对执行结果进行分析。

3、画出程序框图。

4、写出源程序清单和执行结果。

5、回答思考题。

巩固练习
1.已知在内存中有一个字节单元NUM,存有带符号数据,要求计算出它的绝对值后,放入RESULT单元中。

DATA SEGMENT
NUM DB -25
RESULT DB ?
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME DS:DATA,CS:CODE
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX ;初始化
MOV AL,X ;X取到AL中
TEST AL,80H ;测试AL正负
JZ NEXT ;为正,转NEXT
NEG AL ;否则AL求补
NEXT: MOV RESULT,AL ;送结果
MOV AH,4CH
INT 21H ;返回DOS
CODE ENDS
END START ;汇编结束
2.试编写一程序计算以下表达式的值。

w=(v-(x*y+z-540))/x
式中x、y、z、v均为有符号字数据。

DATA SEGMENT
X DW 200
Y DW 100
Z DW 3000
V DW 10000
W DW 2 DUP(?)
DATA ENDS
STACK SEGMENT
DB 200 DUP(?)
STACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME DS:DATA,CS:CODE,SS:STACK
START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX ;DATA→AX
MOV AX,X
IMUL Y ;(X)*(Y)→DX:AX
MOV CX,AX
MOV BX,DX ;(DX:AX)→(BX:CX)
MOV AX,Z
CWD ;(Z)符号扩展
ADD CX,AX
ADC BX,DX ;(BX:CX)+(DX:AX)→(BX:CX)
SUB CX,540
SBB BX,0 ;(BX:CX)-540→(BX:CX)
MOV AX,V
CWD ;(V)符号扩展
SUB AX,CX
SBB DX,BX ;(DX:AX)-(BX:CX)→(DX:AX)
IDIV X ;(DX:AX)/X
MOV W,AX ;商→W
MOV W+2,DX ;余数DX→W+2
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS ;退出DOS 状态
END START
3.已知某班学生的英语成绩按学号(从1开始)从小到大的顺序排列在TAB表中,要查的学生的学号放在变量NO中,查表结果放在变量ENGLISH中,编程实现查表的运算过程。

(15分)
STACK SEGMENT
DB 200 DUP(?);预置栈空间
STACK ENDS
DATA SEGMENT
TAB DB 80,85,86,71,79,96
DB 83,56,32,66,78,84
NO DB 10
ENGLIST DB ?
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME DS:DATA,SS:STACK,CS:CODE
BEGIN: MOV AX,DATA
MOV DS ,AX;初始化
LEA BX,TAB
MOV AL,NO
XLAT TAB;进行查表指令的操作
MOV ENGLISH,AL
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END BEGIN;程序结束
4.编写程序完成求1+2+3+……N的累加和,直到累加和超过1000为止。

统计被累加的自然数的个数送CN单元,累加和送SUM。

(15分)
DATA SEGMENT
SUM DW ?
CN DW ?
DATA ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE,DS:DATA START: MOV AX,DATA
MOV DS,AX ;初始化
MOV AX,0 ;0送AX
MOV BX,0 ;0送BX
LP: INC BX ;BX加1
ADD AX,BX ;求累加和
CMP AX,1000 ;比较
JBE LP ;≤1000转 MOV SUM,AX
MOV CN,BX ;送结果
MOV AH,4CH
INT 21H ;返回DOS CODE ENDS
END START ;汇编结束。

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