计算机组成原理实验
计算机组成原理实验报告
实验一：数字逻辑——交通灯系统设计子实验1：7 段数码管驱动电路设计（1）理解利用真值表的方式设计电路的原理；（2）利用Logisim 真值表自动生成电路的功能，设计一个 7 段数码管显示驱动。
二、实验方案设计7 段数码管显示驱动的设计方案：（1）输入：4 位二进制（2）输出：7 段数码管 7 个输出控制信号（3）电路引脚：（4）实现功能：利用 7 段数码管显示 4 位二进制的 16 进制值（5）设计方法：由于该实验若直接进行硬件设计会比较复杂，而7 段数码管显示的真值表较容易掌握，所以我们选择由真值表自动生成电路的方法完成该实验。
先分析设计 7 段数码管显示驱动的真值表，再利用Logisim 中的“分析组合逻辑电路”功能，将真值表填入，自动生成电路。
（6）真值表的设计：由于是 4输入 7输出，真值表共有 16 行。
7输出对应 7个引脚，所以需要依次对照LED 灯的引脚顺序进行设计，如下图所示（注意LED 的引脚顺序）：三、实验步骤（1）在实验平台下载实验框架文件RGLED.circ；（2）在Logisim 中打开RGLED.circ 文件，选择数码管驱动子电路；（3）点击“工程”中的“分析组合逻辑电路”功能，先构建4输入和7输出，再在“真值表”中，将已设计好的真值表的所有数值仔细对照着填入表格中，确认无误后点击“生成电路”，自动生成的电路如下图所示：（4）将子电路封装为如下形式：（5）进行电路测试：·自动测试在数码管驱动测试子电路中进行测试；·平台评测自动测试结果满足实验要求后，再利用记事本打开RGLED.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到Educoder 平台代码区域，点击评测按钮进行测试。
四、实验结果测试与分析（1）自动测试的部分结果如下：（2）平台测试结果如下：综上，本实验测试结果为通过，无故障显示。
本实验的关键点在于：在设计时需要格外注重LED 灯的引脚顺序，保证0-9 数字显示的正确性，设计出正确的真值表。
计算机组成原理实验报告(四个实验 图)
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
运算器实验-计算机组成原理
实验题目运算器实验一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求：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道。
3.验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4.能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
2.实验方案：（一）实验方法与步骤1实验连线按书中图1－2在实验仪上接好线后，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
每次实验都要接一些线，先接线再开电源，这样可以避免烧坏实验仪。
2 用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3 通过总线输出寄存器DR1和DR2的内容。
（二）测试结果3.实验结果和数据处理：1)SW-B=0时有效，SW-B=1时无效，因其是低电平有效。
ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效。
S3,S2,S1,S0高电平有效。
2)做算术运算和逻辑运算时应设以下各控制端：ALU-B SW-B S3 S2 S1 S0 M Cn DR1 DR23)输入三态门控制端SW-B和输出三态门控制端ALU-B不能同时为“0”状态，否则存在寄存器中的数据无法准确输出。
4)S3,S2,S1,S0是运算选择控制端,有它们决定运算器执行哪一种运算;M是算术逻辑运算选择,M=0时,执行算术运算,M=1时,执行逻辑运算;Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关;、ALU-B是输出三态门控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
SW-B是输入三态门的控制端，控制“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7～D0的数据是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
5)DR1、DR2置数完成后之所以要关闭控制端LDDR1、LDDR2是为了确保输入数据不会丢失。
6)A+B是逻辑运算，控制信号状态000101；A加B是算术运算，控制信号状态100101。
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。
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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。
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静态随机存取存贮器实验⼀.实验⽬的了解静态随机存取存贮器的⼯作原理；掌握读写存贮器的⽅法。
⼆.实验内容实验仪的存贮器MEM单元选⽤⼀⽚静态存贮器6116（2K×8bit）存放程序和数据。
CE：⽚选信号线，低电平有效，实验仪已将该管脚接地。
OE：读信号线，低电平有效。
WE：写信号线，低电平有效。
A0..A10: 地址信号线。
I/O0..I/O7:数据信号线。
SRAM6116存贮器挂在CPU的总线上，CPU通过读写控制逻辑，控制MEM的读写。
实验中的读写控制逻辑如下图：读写控制逻辑M_nI/O⽤来选择对MEM还是I/O读写，M_nI/O = 1，选择存贮器MEM；M_nI/O = 0，选择I/O设备。
nRD = 0为读操作；nWR = 0为写操作。
对MEM、I/O的写脉冲宽度与T2⼀致；读脉冲宽度与T2+T3⼀致，T2、T3由CON单元提供。
存贮器实验原理图存贮器数据信号线与数据总线DBus相连；地址信号线与地址总线ABus相连，6116的⾼三位地址A10..A8接地，所以其实际容量为256字节。
数据总线DBus、地址总线ABus、控制总线CBus与扩展区单元相连，扩展区单元的数码管、发光⼆极管上显⽰对应的数据。
IN单元通过⼀⽚74HC245(三态门)，连接到内部数据总线iDBus上，分时提供地址、数据。
MAR由锁存器（74HC574，锁存写⼊的地址数据）、三态门（74HC245、控制锁存器中的地址数据是否输出到地址总线上）、8个发光⼆极管（显⽰锁存器中的地址数据）组成。
T2、T3由CON单元提供，按⼀次CON单元的uSTEP键，时序单元发出T1信号；按⼀次uSTEP键，时序单元发出T2信号；按⼀次uSTEP键，时序单元发出T3信号；再按⼀次uSTEP键，时序单元⼜发出T1信号，……按⼀次STEP键，相当于按了三次uSTEP键，依次发出T1、T2、T3信号。
其余信号由开关区单元的拨动开关模拟给出，其中M_nI/O应为⾼（即对MEM 读写操作）电平有效，nRD、nWR、wMAR、nMAROE、IN单元的nCS、nRD 都是低电平有效。
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姓名：专业：计算机科学与技术学号：计算机组成原理实验（⼀）实验题⽬：时标系统的设置和组合成绩：⼀、实验⽬的1、了解时标系统的作⽤2、会设计、组装简单的时标发⽣器⼆、实验内容参照时标系统的设计⽅法，⽤组合逻辑⽅法设计⼀个简单的节拍脉冲发⽣器，产⽣图1-6所⽰的节拍脉冲，并⽤单脉冲验证设计的正确性。
在实验报告中画出完整电路，写出1W 、0W 和1N 的表达式。
图1-6 简单的节拍脉冲发⽣器⼀周期的波形设计提⽰：1、由波形图求出节拍脉冲1W 和0W 的表达式，进⽽组合成1N 的表达式。
2、注意节拍电平1T 和0T 的翻转时刻应在0M 下降沿与M 的上升沿同时出现的时刻。
3、注意D 触发器的触发翻转要求。
三、实验仪器及器材1、计算机组成原理实验台和+5V 直流稳压电源2、集成电路由附录A “集成电路清单”内选⽤四、实验电路原理（实验电路原理图）时标系统主要由时钟脉冲发⽣器、启停电路和节拍脉冲发⽣器三部分组成成，结构如图1-1所⽰。
图1-1 时标系统组成1、时钟脉冲发⽣器主要由振荡电路、分频电路组成，其作⽤是产⽣⼀定频率的时钟脉冲，作为计算机中基准时钟信号。
如图1-2所⽰。
图1-2 时钟脉冲发⽣器组成2、启停电路计算机是靠⾮常严格的节拍脉冲，按时间的先后次序⼀步⼀步地控制各部件⼯作的，所以，机器启停的标志是有⽆节拍脉冲，⽽控制节拍脉冲按⼀定的时序发⽣和停⽌，不能简单地⽤电源开关来实现。
如图1-3所⽰。
图1-3 简单的启停电路为了使机器可靠地⼯作，要求启停电路在机器启动或停机时，保证每次从规定的第⼀个脉冲开始启动，到最后⼀个脉冲结束才停机，并且必须保证第⼀个和最后⼀个脉冲的波形完整。
如图1-4所⽰。
图1-4 利⽤维持阻塞原理的启停电路3、节拍脉冲发⽣器节拍脉冲发⽣器的作⽤是产⽣⼀序列的节拍电平和⼯作脉冲。
节拍电平是保证计算机微操作的时序性，⼯作脉冲是各寄存器数据的打⼊脉冲。
计算机组成原理实验指导及答案.docx
计算机组成原理实验指导实验一运算器实验一、实验目的1. 掌握简单运算器的数据传输方式。
2. 验证运算功能发生器(74LS1 81)及进位控制的组合功能。
二、实验要求完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元的运用0三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图7-1-1所示。
其中运算器山两片74LS181以并/ 串形式构成8位字长的ALU 。
运算器的输出经过一个三态|' J(74LS245)以8芯扁平线方式 和数据总线相连，运算器的2个数据输入端分别由二个锁存器(74LS273)锁存，锁存器的 输入亦以8芯扁平线方式与数据总线相连，数据开关(INPUT DEVICE)川來给出参与运算 的数据，经一三态fJ(74LS245)以8芯扁平线方式和数据总线相连，数据显示灯(BUS UNIT) 已和数据总线相连，用來显示数据总线内容。
图7-1-1中T2、T4为时序电路产生的节拍脉冲信号，通过连接吋序启停单元时钟信号 來获得，剩余均为电平控制信号。
进行实验时，首先按动位于本实验装置右中侧 的复位按钮使系统进入初始待令状态，在LED 显示器闪动位岀现“P.”的状态下，按【增进！ 二 I制' 开' 关• 单' 元I址】命令键使LED 显示器口左向右第4位切换到提示符“L” ,表示本装置已进入手动单 元实验状态，在该状态卜•按动【单步】命令键，即可获得实验所需的单脉冲信号，而LDDR1、 LDDR2、ALU-B 、SW-B 、S3、S2、S1、SO 、CN 、M 各电平控制信号用位于LED 显示 器上方的26位二进制开关來模拟，均为高电平有效。
四、实验连线両时序启停JUUTO O图7-1-2实验连线示意图按图7-1-2所示，连接实验电路：① 总线接口连接：用8芯扁平线连接图7-1-2屮所有标明“U 帕”或“目儷”图 案的总线接口。
② 控制线与时钟信号“皿1”连接：用双头实验导线连接图7-1-2中所侑标明“O+C”O或“受”图案的插孔（注：Dais-CMH 的吋钟信号已作内部连接）。
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。
计组实验报告
计算机组成原理实验报告一一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求: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输通道。
③验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运输功能发生器运输功能。
④能够按给定数据, 完成实验指定的算术/逻辑运算。
要求: 完成实验接线和所有练习题操作。
实验前, 要求做好实验预习, 掌握运算器的数据传送通道和ALU的特性, 并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。
实验过程中, 要认真进行实验操作, 仔细思考实验有关的内容, 把自己想得不太明白的问题通过实验去理解清楚, 争取得到最好的实验结果, 达到预期的实验教学目的。
实验完成后, 要求每个学生写出实验报告。
2.实验方案:1. 两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8为的运算器。
2. 8为运算器的输出经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连, 运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器（74LS273）DR1和DR2的输出端相连, DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结果。
寄存器的输入端于数据总线相连。
3. 8位数据D7~D0（在“INPUT DEVICE”中）用来产生参与运算的数据, 并经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连。
数据显示灯（BUS UNIT）已与数据总线相连, 用来显示数据总线上所内容。
4. S3.S2.S1.S0是运算选择控制端, 由它们决定运算器执行哪一种运算（16种算术运算或16种逻辑运算）。
5. M是算术/逻辑运算选择, M＝0时, 执行算术运算, M＝1时, 执行逻辑运算。
6. Cn是算术运算的进位控制端, Cn=0(低电平), 表示有进位, 运算时相当于在最低位上加进位1, Cn=1(高电平), 表示无进位。
逻辑运算与进位无关。
7. ALU-B是输出三态门的控制端, 控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
计算机组成原理 实验报告
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（Integer Execution 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。
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加法运算。
如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果（软件使用说明
请看附录一），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器
实验的数据通路图，如图1-1-6所示。进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图
会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单节拍】”，其作
用相当于将时序单元的状态开关KK2置为‘单拍’档后按动了一次ST按钮，数据通路图也会反
映当前运算器所做的操作。
重复上述操作，并完成表1-1-2。然后改变A、B的值，验证FC、FZ的锁存功能。
计算机组成原理实验报告
实验一 基本运算器实验
一、
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、
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。
计算机组成原理实验报告
实验1 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.了解通用寄存器的构成和运用。
二、实验要求掌握通用寄存器R3~R0的读写操作。
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R1 R0（CX）、R3 R2（DX）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通控制。
RWR为寄存器数据写入使能，DI、OP为目的寄存器写选通。
DRCK信号为寄存器组打入脉冲，上升沿有效。
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1.实验连线2.寄存器的读写操作①目的通路当RWR=0时，由DI、OP编码产生目的寄存器地址，详见下表。
通用寄存器“手动／搭接”目的编码②通用寄存器的写入通过“I/O输入输出单元”向R0、R1寄存器分别置数11h、22h，操作步骤如下：通过“I/O输入输出单元”向R2、R3寄存器分别置数33h、44h，操作步骤如下：③源通路当X2~X0=001时，由SI、XP编码产生源寄存器，详见下表。
通用寄存器“手动／搭接”源编码④通用寄存器的读出五、实验心得通过这个实验让我清晰的了解了通用寄存器的构成以及通用寄存器是如何运用的，并且熟悉了通用寄存器的数据通路，而且还深刻的掌握了通用寄存器R3~R0的读写操作。
实验2 运算器实验一、实验目的掌握八位运算器的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。
二、实验要求完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。
三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图2-3-1所示。
ALU运算器由CPLD描述。
运算器的输出FUN经过74LS245三态门与数据总线相连，运算源寄存器A和暂存器B的数据输入端分别由2个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
计算机组成原理实验项目及实验报告
计算机组成原理实验项目实验一运算器组成（2学时）验证性实验内容：使用181四位算术逻辑芯片实现八位算术逻辑运算实验。
基本要求：1、掌握简单运算器的数据传送通路；2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
实验二存储器原理（2学时）验证性实验内容：通过总线系统验证存储器的存储功能。
基本要求：1、掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法；2、掌握存储器读/写电路的设计方法。
实验三寄存器实验（2学时）验证性实验内容：使用八位寄存器验证寄存器的存储功能。
基本要求：1、掌握寄存器操作时序。
2、掌握寄存器电路的连接方法。
实验四时序生成电路实验（2学时）设计性实验内容：验证控制器所需要的T1~T4的生成。
基本要求：1、掌握模型机时序特征；2、设计时序生成电路。
3、通过示波器验证T1~T4的状态周期。
实验五微程序控制器（2学时）验证性实验内容：使用模型机验证微指令与微操作的关系，验证微程序执行时序。
基本要求：1、掌握时序产生器的工作原理和组成原理；2、掌握微程序的编制、写入、观察微程序的执行；3、掌握硬布线控制器的组成原理、设计方法；4、了解硬布线控制器和微程序控制器的各自优缺点。
掌握简单运算器的数据传送通路。
三、主要仪器设备计算机、Proteus仿真软件、模型机仿真软件计算机硬件实验室实验报告课程名称：姓名学号班级成绩设备名称及软件环境实验名称实验日期一．实验内容题目及要求二．理论分析或算法分析芯片功能以及芯片真值表三．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）电路图及相关说明四．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）结果真值表，运行态抓图，以及相关的说明五．结论验证了什么？和题目要求对应报告提交日期（注意：内容写不下时可另附页。
）。
计算机组成原理全部实验
计算机科学技术系王玉芬2012年11月3日基础实验部分该篇章共有五个基础实验组成，分别是：实验一运算器实验实验二存储器实验实验三数据通路组成与故障分析实验实验四微程序控制器实验实验五模型机CPU组成与指令周期实验实验一运算器实验运算器又称作算术逻辑运算单元（ALU），是计算机的五大基本组成部件之一，主要用来完成算术运算和逻辑运算。
运算器的核心部件是加法器，加减乘除运算等都是通过加法器进行的，因此，加快运算器的速度实质上是要加快加法器的速度。
机器字长n位，意味着能完成两个n位数的各种运算。
就应该由n个全加器构成n位并行加法器来实现。
通过本实验可以让学生对运算器有一个比较深刻的了解。
一、实验目的1．掌握简单运算器的数据传输方式。
2．掌握算术逻辑运算部件的工作原理。
3. 熟悉简单运算器的数据传送通路。
4. 给定数据，完成各种算术运算和逻辑运算。
二、实验内容：完成不带进位及带进位的算术运算、逻辑运算实验。
总结出不带进位及带进位运算的特点。
三、实验原理：1.实验电路图图4-1 运算器实验电路图2.实验数据流图图4-2 运算器实验数据流图3.实验原理运算器实验是在ALU UNIT单元进行；单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实验仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，SW7－SW0八个逻辑开关用于产生数据，并发送到总线上；系统方式下，其控制信号由系统机实验平台可视化软件通过管理CPU来进行控制，SW7－SW0八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。
（1）DR1，DR2：运算暂存器，（2）LDDR1：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR1，高电平有效。
（3）LDDR2：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR2，高电平有效。
（4）S3，S2，S1，S0：确定执行哪一种算术运算或逻辑运算（运算功能表见附录1或者课本第49页）。
（5）M：M＝0执行算术操作；M＝1执行逻辑操作。
（6）/CN ：/CN＝0表示ALU运算时最低位加进位1；/CN＝1则表示无进位。
计算机组成原理实验报告(4个)
上海建桥学院本科实验报告课程名称：计算机组成原理学号：姓名：专业：班级：指导教师：课内实验目录及成绩序号实验名称页码成绩1 八位算术逻辑运算 12 静态随机存取存储器实验63 数据通路114 微程序控制器的实现16总成绩信息技术学院2014年03 月20 日上海建桥学院实验报告课程名称：计算机组成原理实验类型：验证型实验项目名称：八位算术逻辑运算实验地点：实验日期：年月日一、实验目的和要求1、掌握运算器的基本组成结构；2、掌握运算器的工作原理。
二、实验原理和内容实验采用的运算器数据通路如图1-1所示，ALU逻辑功能表如表1-1所示。
图1-1运算器原理图ALU部件由一片 CPLD实现，内部含有三个独立的运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件。
输入数据IN[7..0]（由插座JP22引出）通过拨动开关sK7..sK0产生（开关由插座JP97引出）。
数据存于暂存器A或暂存器 B中（暂存器A和B的数据可在 LED灯上实时显示），三个部件可同时接受来自暂存器 A和 B的数据。
各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN_I来决定（S3…S0由插座JP18引出；CN_I由插座JP19引出），可通过拨动开关sK23..sK20和sK12设置(开关由插座JP89、JP19引出)。
运算结果由三选一多路开关选择，任何时候，多路开关只选择三个部件中的一个部件的运算结果作为ALU的输出。
ALU的输出ALU_D7..ALU_D0通过三态门74LS245送至CPU内部数据总线（iDBus）上(由插座JP25引出)，并通过扩展区单元的的二位数码管和DS94..DS101LED灯显示（LED灯由插座JP62引出）。
如果运算影响进位标志FC、零标志FZ、正负标志FS，则在T3状态的下降沿，相应状态分别锁存到FC、FZ、FS触发器中，实验仪设有LED灯显示各标志位状态。
操作控制信号wA（允许写暂存器A）、wB(允许写暂存器B）、rALU(允许ALU结果输出到内部数据总线（iDBus）上)由JP19引出，都为低电平有效，实验时可通过连接开关sK15..sK13设置(开关由插座JP92引出)。
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计算机组成原理实验报告学院（系）：软件学院专业：软件设计班级：软件设计一班学号：1415925365姓名：沈烨2016年11月24日实验1 Cache模拟器的实现一.实验目的(1)加深对Cache的基本概念、基本组织结构以及基本工作原理的理解。
(2)掌握Cache容量、相联度、块大小对Cache性能的影响。
(3)掌握降低Cache不命中率的各种方法以及这些方法对提高Cache性能的好处。
(4)理解LRU与随机法的基本思想以及它们对Cache性能的影响。
二、实验内容和步骤1、启动CacheSim。
2、根据课本上的相关知识，进一步熟悉Cache的概念和工作机制。
3、依次输入以下参数：Cache容量、块容量、映射方式、替换策略和写策略。
4、读取cache-traces.zip中的trace文件。
5、运行程序，观察cache的访问次数、读/写次数、平均命中率、读/写命中率。
思考：1、Cache的命中率与其容量大小有何关系？Cache 的容量与块长是影响cache效率的重要因素；Cache 容量越大，其CPU命中率就越高，当然容量过大，增加成本，而且cache 容量达到一定值时，命中率已不因容量的增加而又明显的提高；2、Cache块大小对不命中率有何影响？Cache 当块由小到大，在已被访问字的附近，近期也可能访问，增大块长，可将更多有用字存入缓存，提高命中率；但是继续增大块长，命中率可能下降，因为所装入缓存的有用数据反而少于被替换掉的有用数据，由于块长增大，块数减少，装入新的块要覆盖旧块，很可能出现少数块刚装入就被覆盖，故命中率可能下降；3、替换算法和相联度大小对不命中率有何影响？替换算法中:LRU算法的平均命中率比FIFO的高LRU算法比较好地利用访存局部性原理，替换出近期用得最少的字块，它需要随时记录cache 各个字块使用情况。
FIFO不需要记录各个字块的使用情况，比较容易实现开销小，但是没有根据访存的局部性原理，最早调入的信息可能以后还要用到，或经常用到例如循环程序；Cache 容量一定时，随着相联度的不断增加，不命中率渐渐减小，但是当相连度增加到一定程度时，不命中率保持不变；三.实验结果分析∙Cache的命中率与其容量大小的关系将所有测试的数据绘制成折线图，更清晰的展现，如下∙Cache块大小对不命中率的影响替换算法对命中率影响数据分析FIFOLRURandom相关度大小对命中率的影响*折线图四.实验心得从书中学习了cache发展历程,基本工作原理；对实验所需要的重点名词，进行了理解；命中率，访问效率，平均访问时间例题进行了理解，从而分析了Cache容量，相关度，块大小，替换算法对命中率的影响；因为LRU 、FIFO 、RANDOM替换算法对命中率也有这一些影响；看了主存地址映射：有直接映射，全相连映射，感觉有一些迷糊了；不是太容易理解了，然后百度搜了一些相连度大小对命中率影响，然后运用CacheSim模拟器，仅仅从一个数值中值看出来简单的变化；但是并不能看出有什么规律；然后把它们用excel做成折线图，发现其中存在的规律；然后翻阅书籍；解释为什么会存在着现象；这种实践让在学习知识点的过程中，更加有说服性了；实验2运算器的编程实现一、实验目的1、加深对计算机中运算器的基本概念、运算方法和基本原理的理解。
2、提高学生对计算机编程语言掌握的熟练程度。
二、实验内容运用一种编程语言实现计算器的基本功能。
思考：1、计算机中数据是如何表示的？2、计算机中二进制数的加、减、乘、除四则运算如何实现？3、运算器的基本结构和功能有哪些？三.实验结果分析计算器运行结果：1: 计算机中数据是如何表示的？计算机中数据都是以二进制形式表示的；实际数表示方法：符号（正负数）数值处理（数制转换）小数点的处理（定点浮点）机器数的表示方法：原码反码补码解释：原码、反码、补码对于有符号的数而言1：二进制的最高位是符号位：0表示正数； 1表示负数2：正数的原码、反码、补码都一样3：负数的反码=它的原码符号位不变，其他位取反 1->04：负数的补码 = 它的反码+15: 0的反码，补码都是0；6：在计算机运算时，都是以补码的方式来运算的；简单补码反码原码运算图形表示：4个位运算：分别是& | ^ ~按位与& ：两位都为1，结果为1按位或| ：两位有一个为1，结果为1；按位异或^：两位一个为0，一个为1，结果为1；按位取反~：0->1; 1->0三个移位运算符算术右移>>，算术左移<<算术右移：低位溢出，符号位不变，并用符号位补溢出的高位算术左移：符号位不变，低位补0逻辑右移>>>：低位溢出，高位补0加减运算2: 计算机中二进制数的加、减、乘、除四则运算如何实现？全部采用的是二进制，因为它只使用0,1两个数字符号，非常简单方便，易于用电子方式实现，计算机内部处理的信息，都是采用二进制数来表示，二进制（binary）数用0和1两个数字及其组合来表示任何数，进位规则是逢“2进1”数字1在不同的位上代表不同的值，按从右至左的次序，这个值以二倍递增。
3: 运算器的基本结构和功能有哪些？运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成；针对没一种算术运算，都必须有一个相对应的基本硬件配置，其核心部件是加法器和寄存器，当需要完成逻辑运算时，势必需要配置相应的逻辑电离能，而ALU电路是既能完成算术运算又能完成逻辑运算的部件；功能：运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作四.实验心得通过本次实验对计算器的用语言编写的写法有了更大的提高；同时清楚了计算机内部的运行原理，每个操作大概是如何实现的。
这对我以后的计算机系统结构的学习打下了坚实的基础，让我不断提高，增长了我的知识。
实验3 MIPS指令系统和MIPS体系结构一.实验目的（1）了解和熟悉指令级模拟器（2）熟悉掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法（3）熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解（4）熟悉MIPS体系结构二. 实验内容和步骤首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统和汇编语言。
（1）启动MIPSsim（用鼠标双击MIPSsim.exe）。
（2）选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。
（3）参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。
可以先载入一个样例程序（在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中），然后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序，观察程序的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容的变化。
（4）选择“文件”->“载入程序”选项，加载样例程序 alltest.asm，然后查看“代码”窗口，查看程序所在的位置（起始地址为0x00000100）。
（5）查看“寄存器”窗口PC寄存器的值：[PC]=0X00000000。
（6）执行load和store指令，步骤如下：1)单步执行一条指令（F7）。
2)下一条指令地址为=0X00000004 ，是一条有（有，无）符号载入字节（字节，半字，字）指令。
3)单步执行一条指令（F5）。
4)查看R1的值，[R1]=0XFFFFFFFFFFFFFF80。
5)下一条指令地址为0X00000008 ，是一条有（有，无）符号载入字（字节，半字，字）指令。
6)单步执行1条指令。
7)查看R1的值，[R1]=0X0000000000000080。
8)下一条指令地址为0x0000000c，是一条无（有，无）符号载入字节（字节，半字，字）指令。
9)单步执行1条指令。
10)查看R1的值，[R1]=0X0000000000000080 。
11)单步执行1条指令。
12)下一条指令地址为0X00000014，是一条保存字（字节，半字，字）指令。
13)单步执行一条指令（F5）。
14)查看内存BUFFER处字的值，值为0X00000080 。
（7）执行算术运算类指令。
步骤如下：1)双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为2。
2)双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为3。
3)单步执行一条指令。
4)下一条指令地址为0x00000020，是一条加法指令。
5)单步执行一条指令。
6)查看R3的值，[R3]= 0x0000000000000005 。
7)下一条指令地址为0x00000024 ，是一条乘法指令。
8)单步执行一条指令。
9)查看LO、HI的值，[LO]=0x0000000000000006 ，[HI]=0x0000000000000000。
（8）执行逻辑运算类指令。
步骤如下：1)双击“寄存器”窗口中的R1，将其值修改为0XFFFF0000。
2)双击“寄存器”窗口中的R2，将其值修改为0XFF00FF00。
3)单步执行一条指令。
4)下一条指令地址为0x00000030 ，是一条逻辑与运算指令，第二个操作数寻址方式是寄存器直接寻址（寄存器直接寻址，立即数寻址）。
5)单步执行一条指令。
6)查看R3的值，[R3]= 0x00000000FF000000。
7)下一条指令地址为0x00000034，是一条逻辑与指令，第二个操作数寻址方式是立即数寻址（寄存器直接寻址，立即数寻址）。
8)单步执行一条指令。
9)查看R3的值，[R3]= 0x0000000000000000。
（9）执行控制转移类指令。
步骤如下：1）双击“寄存器”窗口中R1，将其值修改为2。
2）双击“寄存器”窗口中R2，将其值修改为2。
3）单步执行一条指令。
4）下一条指令地址为0x00000040__________，是一条BEQ指令,其测试条件是__相等________，目标地址为0x0000004C__________。
5) 单步执行1条指令。
6) 查看PC的值，[PC]=0x0000004c__________，表明分支_成功_________（成功，失败）。
7) 一条指令是一条BGEZ指令，其测试条件是大于或等于零________，目标地址为0x00000058__________。
8) 单步执行1条指令。
9) 查看PC的值，[PC]=0x00000058_________，表明分支___成功_______（成功，失败）。
10) 下一条指令是一条BGEZAL指令，其测试条件是___小于或等于零转移_______，目标地址为0x00000064__________。
11) 单步执行1条指令。
12) 查看PC的值，[PC]=0x00000064_________，表明分支___成功_______（成功，失败）；查看R31的值，[R31]=0x000000000000005C_______________。