计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理-模型机综合实验
一．实验设计方案实验序号实验名称基本模型机实验实验时间2014年11月19日实验室睿智4—3031．实验目的1、在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上，将第一部分中的各单元组成系统，构造一台基本模型计算机；2、本实验定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试运行，形成整机概念。
3、在原有程序的基础上修改一条指令和增加两条指令。
2．实验原理、实验流程或装置示意图1、实验内容：根据模型机的指令系统，编写相应的微程序，并上机调试运行，观察并记录结果。
2、实验原理：在第一部分的单元实验中，所有的控制信号是人为用SWITCH单元产生的，但是在实际的CPU中，所有的控制信号都是由CPU自动产生的。
所以在本次实验中我们用微程序来控制，自动产生各部件单元控制信号，实现特定指令的功能。
这里，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，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段微程序。
本实验设计了五条机器指令，其指令格式如下：助记符机器指令码说明IN 00000000 ；输入，“INPUT”设备中的开关状态→R0 ADD addr 00010000 XXXXXXXX ；二进制加法，R0＋［addr］→R0STA addr 00100000 XXXXXXXX ；存数，R0→［addr］OUT addr 00110000 XXXXXXXX ；输出，［addr］→BUSJMP addr 01000000 XXXXXXXX ；无条件转移，addr→PC机器指令码的前4位为操作码。
其中IN为单字长，其余为双字长指令，XXXXXXXX为addr 对应的二进制地址码。
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。
存储器读操作（READ）：拨动总清开关CLR后，控制台开关SWB、SWA为“00”时，按START微动开关，可对RAM连续手动读操作。
计算机组成原理模型计算机设计实验报告
洛阳理工学院实验报告系别 计算机与信息工程学院班级学号姓名课程名称计算机组成与系统结构实验日期实验名称 实验八 模型计算机设计 成绩实验条件:1、 DJ-CPTH 超强型组成原理实验箱2、 PC 机一台实验要求：设计模型计算机，并利用CPTH 实验仪的上位机软件控制该模型计算机，实现模型机的数据传送功能。
实验目的：1、掌握微程序控制模型计算机的基本工作原理和设计方法。
2、掌握微程序存储器uM 的控制方法和上位机软件的使用方法。
实验步骤：(1)运行CPTH ，新建文件。
(2)录入下表中第3列，保存为EX1.ASM 。
(3)单击菜单“汇编”的“汇编下载”。
(4)按“单步”运行，观察A /R0/ R1的变化，记录变化情况。
(5)按“复位”。
(6)按“单步”运行，打开“跟踪”标签，观察微程序和微地址变化，按下表记录变化情况，并填写每一步的功能。
程序地址 机器码 机器指令 功能00 01 7C 12 mov a,#12h 传送12H 到A 02 80 mov r0,a 传送12到R0 03 81 mov r1,a 传送12到R1 04 057C 1Emov a,#30传送30到AEnd状态PC EM IR 微程序功能T0 01 7C 7C CBFFFF 取出00号单元指令，打入IRT1 01 7C 7C C7FFF7 传送12H到AT0 03 80 80 CBFFFF 取出02号单元指令，打入IRT1 03 80 80 FFFB9F 传送12H到R0T0 04 81 81 CBFFFF 取出03号单元指令，打入IRT1 04 81 81 FFFB9F 传送12H到R1T0 05 7C 7C CBFFFF 取出04号单元指令，打入IRT1 05 7C 7C C7FFF7 传送30到AT0 07 00 00 CBFFFF 取出结束指令，同时结束运行实验过程如图所示：实验总结：通过这次实验我掌握了微程序控制模型计算机的基本工作原理和设计方法也掌握了微程序存储器uM的控制方法和上位机软件的使用方法。
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。
⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验好嘞，以下是为您创作的关于“计算机组成原理实验八简单模型计算机实验”的文案：咱们今天来聊聊计算机组成原理实验里那个有趣的实验八——简单模型计算机实验。
我还记得我第一次接触这个实验的时候，那心情，既兴奋又紧张。
走进实验室，满屋子的计算机设备，还有各种线路，感觉就像走进了一个神秘的科技王国。
这个实验啊，可真是不简单。
它就像是给我们搭了一个小小的计算机世界，让我们亲手去揭开它的神秘面纱。
在实验开始之前，咱们得先搞清楚实验的目的。
说白了，就是要通过自己动手操作，搞明白计算机到底是怎么工作的。
你想想，平时咱们用电脑，刷网页、打游戏，可从来没想过这背后的原理吧？实验的设备也挺有意思的。
那些小小的芯片、电路板，看起来不起眼，可组合在一起就能实现神奇的功能。
就像咱们小时候玩的积木，一块一块拼起来，就能变成各种各样的形状。
在实验过程中，我们得小心翼翼地连接线路，稍有差错，可能就前功尽弃。
我当时啊，紧张得手心里都是汗，眼睛紧紧盯着那些线路，生怕接错了。
还记得有一次，我旁边的同学因为太着急，把一根线接错了，结果计算机怎么都运行不起来。
大家一起帮他找问题，最后发现就是那根小小的线惹的祸。
重新接好之后，计算机成功运行的那一刻，大家都欢呼起来。
做这个实验，还得有耐心。
有时候为了调试一个程序，可能得反复尝试好多遍。
但每次成功一点点，那种成就感就会油然而生。
比如说，我们要设计一个简单的加法运算程序。
从最开始的编写代码，到把代码加载到计算机里运行，每一步都充满了挑战。
可能第一次运行的时候，结果不对，那咱们就得仔细检查代码，看看是哪个逻辑出了问题。
也许是一个符号写错了，也许是一个步骤顺序错了。
当我们终于让计算机准确地算出加法结果的时候，那种喜悦真的难以言表。
就好像我们亲手创造了一个小小的奇迹。
通过这个实验，我们不再只是计算机的使用者，而是变成了它的创造者。
我们真正理解了计算机内部的那些奥秘，知道了数据是怎么存储的，指令是怎么执行的。
简单模型机的组成与程序运行-计算机组成原理实验报告
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《计算机组成原理》课程设计报告题目:_____简单模型机的组成与程序运行_____________1 任务描述设计题目名称：简单模型机的组成与程序运行要求：基于TD-CMA计算机组成原理教学实验系统，设计一个简单的计算机整机系统—模型机，分析其工作原理。
根据模型机的数据通路以及微程序控制器的工作原理，设计完成以下几条机器指令和相应的微程序，输入程序并运行。
IN R0 ；IN ->R0SUB 0DH ；R0 - [0DH] -> R0，直接寻址SHL R0 ；将R0寄存器中的内容逻辑左移STA 0EH，R0 ；R0->[0EH]，直接寻址LDA 0FH，R0 ；0FH]->R0，直接寻址LOP: DEC R0 ；R0-1->R0BZC EXIT ；当FC或FZ为1时，转到EXITJMP LOPEXIT: OUT 0EH，R0 ；[0EH]->LED，直接寻址0DH、0EH、0FH单元内容分别为03H、04H、02H。
2 设计设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
3 设计原理和方法3.1设计原理3.1.1数据格式：本实验计算机采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，其格式如下：其中第七位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜13.1.2 指令格式所有单字节指令( SUB等 )格式如下：本实验的输入IN指令和OUT指令采用单字节指令，其格式如下：其中OP-CODE为操作码，RD为目的寄存器地址（STA、LDA指令使用），D为位移量（正负均可），M寻址模式M 有效地址E 说明00011011E=DE=（D）E=（RI）+DE=（PC）+D直接寻址间接寻址RI变址寻址相对寻址3.1.3指令系统本实验共有10条基本指令，其中算术指令有2条（DEC、SUB），访问内存指令和程序控制指令7条，输入指令1条。
3.２按微指令格式，参照微程序流程图将每条微指令代码化，译成二进制微代码。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验报告运算器实验⼀、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。
图2-3-1运算器数据通路图中A WR、BWR在“搭接态”由实验连接对应的⼆进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产⽣的脉冲把总线上的数据打⼊，实现运算源寄存器A、暂存器B的写⼊操作。
四、运算器功能编码算术运算逻辑运算K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显⽰灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制路。
表2.3.2 运算实验电路搭接表算术运算1.运算源寄存器写流程通过I/O单元“S7~S0”开关向累加器A和暂存器B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读A、B。
3.加法与减法运算令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），为算术加，FUN及总线单元显⽰A+B的结果令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），为算术减，FUN及总线单元显⽰A－B的结果。
逻辑运算1.运算源寄存器写流程通过“I/O输⼊输出单元”开关向寄存器A和B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K17= K18=1，按下流程分别读A、B。
①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=A，即A内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=B，即B内容送到数据总线。
《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》实验报告
《计算机组成原理》实验报告
一、实验目的
1.搭建并操作一个最基本的模型计算机。
2.建立对计算机组成及其原理的基本认识。
二、实验设备
1.TDN-CM+教学实验系统一套。
2.排线31条：8芯8条，6芯3条，4芯3条，2芯17条。
3.PC 机一台。
三、实验内容
1.一台简单模型计算机的结构
我们将算术逻辑运算器、控制器、寄存器、内部总线等部件搭接起来构
成一个CPU，然后再加上存储器、输入设备、输出设备即构成一台完
整的模型计算机。
其逻辑框图如下。
2.构造一台模型计算机
将组成一台计算机的基本模块组合起来。
在TDN-CM+实验系统中使用
连接导线（排线）将模型计算机的各个部件连接在一起，构成一台完整
的模型计算机。
连线图如下。
四、模型计算机的运行操作
1.打开实验系统的电源开关，点击图标CMP运行软件。
2.联机正常后，可测试连线是否正确。
先选择“【运行】--【通路图】”，再
选“【测试】--【开始】”（否则该菜单呈灰色显示），即弹出“系统测试
对话框”。
计算机组成原理实验(基本模型机实验)
实验六 基本模型机的设计与实现
⑶ 根据微程序流程图设计微指令并转换成 16进制代码文件。 当全部微程序设计完毕后，应将每条微指 令代码化，即按微指令格式将微程序流程 图转化成二进制微代码表，如下表所示， 再转换成16进制代码文件。
实验六 基本模型机的设计与实现
监控程序的16进制文件格式（文件名C8JHE1）： 程序： ＄P00 00 ＄P01 10 ＄P02 0A ＄P03 20 ＄P04 0B ＄P05 30 ＄P06 0B ＄P07 40 ＄P08 00 ＄P0A 01
实验六 基本模型机的设计与实现
⑴有关微控制器部分在前一实验中已详细介绍 ⑵ 主存储器的读、写和运行 为了向主存储器RAM中装入程序或数据，并且检查写入是否正确以及 能运行主存储器中的程序，必须设计三个控制操作微程序。 ·存储器读操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 0”时， 按要求连线后，连续按“启动运行”开关，可对主存储器RAM连续手动 读操作。 ·存储器写操作：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“0 1”时， 按要求连线后，再按“启动运行”开关，可对主存储器RAM进行连续手 动写入。 ·运行程序：拨动总清开关后，置控制开关SWC、SWA为“1 1”时，按要 求连线后，再按“启动运行”开关，即可转入到第01号“取址”微指令， 启动程序运行。 上述三条控制指令用两个开关SWC、SWA的状态来设置，其定义如下：
实验六 基本模型机的设计与实现
2、实验步骤 ⑴ 根据实验原理设计数据通路框图，如下图。
实验六 基本模型机的设计与实现
⑵ 根据机器指令画出对应的微程序流程图 本实验的微程序流程见下图，当拟定“取指”微指令时， 该微指令的判别测试字段为P（1）测试。由于“取指”微 指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P（1）的测 试结果出现多路分支。本机用指令寄存器的前4位I7～I4作 为测试条件，出现5路分支，占用5个固定微地址单元。 实验机控制操作为P（4）测试，它以控制开关SWC、 SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定微地 址单元。当分支微地址单元固定后，剩下的其它地方就可 以一条微指令占用控存一个微地址单元随意填写。 注意：微程序流程图上的单元地址为16进制。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验⼋简单模型计算机实验实验⼋简单模型计算机实验⼀、实验⽬的1)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机的⼯作原理。
2)掌握计算机微程序控制器的控制⽅法，掌握计算机指令执⾏过程⼆、实验原理基本整机模型数据框图如图所⽰，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，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。
数据的通路从程序计数器PC的地址送到主存的地址寄存器，根据地址寄存器的内容找到相应的存储单元。
存储器中的数据是指令时，那么数据是从RAM送到总线，再从总线送到IR 中。
存储器中的数据是需要加⼯的数据时，那么数据是从RAM送到总线，再动总线送到通⽤寄存器中等待加⼯。
数据加⼯过程中，两个数据是从总线上将数据分别分时压⼊两个暂存器中，等待运算部件的加⼯，在数据加⼯完成以后。
运算结果是通过三太门送到总线上。
三态门的控制时由微控制器来控制。
图：模型机的数据通路图三、实验过程1.连线按实验逻辑原理图连接以下控制信号。
1)时钟单元（CLOCK UNIT）的T1-T4接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的T1-T4.2)⼿动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA ，KB接到指令单元（INS UNIT）的KA，KB。
3)指令单元（INS UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR 接到的微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR。
4)输⼊/输出单元（INPUT/OUTPUT UNIT）IO-W，IO-R接到微程序控制单元（MAINCONTROL UNIT）的IO-W，IO-R,Ai接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A0.5)主存储器单元（MEM UNIT）M-W、M-R接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的M-W、M-R，A7-A0 接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A7-A0.6)地址单元（ADDRESS UNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B.7)通⽤寄存器单元（REG UNIT）的B-R、R0-B 接到微程序控制单元（MAINCONTROL UNIT）的B-DR、DR-B。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验关键信息项：1、实验目的2、实验设备3、实验原理4、实验步骤5、数据记录与分析6、注意事项7、故障处理8、实验结果评估标准11 实验目的本实验旨在通过构建和操作简单模型计算机，深入理解计算机组成原理中的核心概念，包括数据存储、运算处理、指令执行等，培养学生的实际动手能力和对计算机系统的综合理解能力。
111 具体目标1111 掌握简单模型计算机的基本结构和工作原理。
1112 熟悉各种指令的编码和执行过程。
1113 能够运用所学知识设计和实现简单的计算任务。
12 实验设备121 硬件设备计算机主机、实验箱、连接线等。
122 软件工具特定的模拟软件、编程环境等。
13 实验原理131 模型计算机结构包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等主要部件，以及它们之间的连接和协同工作方式。
132 指令系统定义了各种操作指令的格式、功能和编码方式。
133 数据存储与传输说明数据在存储器中的存储方式和在各部件之间的传输机制。
14 实验步骤141 连接实验设备按照正确的方式将计算机主机与实验箱等设备进行连接，并确保连接稳定可靠。
142 启动软件工具打开相应的模拟软件和编程环境，进行初始化设置。
143 设计指令序列根据实验要求，设计一系列的指令来完成特定的计算任务。
144 输入指令到模型计算机通过编程环境将指令输入到模型计算机的存储器中。
145 启动模型计算机运行设置相关参数，启动模型计算机执行指令序列。
146 观察运行过程和结果密切观察模型计算机在执行指令过程中的各种状态变化，以及最终的输出结果。
15 数据记录与分析151 记录实验过程中的关键数据包括指令的执行时间、存储器的状态变化、运算结果等。
152 对数据进行分析对比预期结果，分析实验数据的准确性和合理性，找出可能存在的偏差和错误原因。
16 注意事项161 设备操作规范严格按照设备的操作说明进行连接和使用，避免因不当操作造成设备损坏。
计算机组成原理课程设计模型机实验报告 精品
实践报告计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名：专业：计算机科学与技术学号：指导教师：完成日期：年月号******学院计算机工程系摘要“计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一门核心专业基础课程，在计算机专业中起了很重要的作用。
课程中分部分介绍了计算机的各个部件，我们有必要将它们组合起来以对计算机有一个整体的认识。
这次课程设计通过对一个简单模型机的设计与实现，是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解。
依次设计计算机的几个部件并进行连接使成为一个完整的模型机。
通过运行和调试，使之正常工作。
关键词：运算器；控制器；存储器；输入输出接口；模型机正文：一、课设目的要求：《计算机组成原理》是一门理论性、实践性均较强的专业基础课，要求学生具有一定的电路分析、指令系统编写能力、软件设计能力。
通过计算机组成原理实践周，要突出《计算机组成原理》理论联系实际的特点，培养实践动手能力。
1.培养学生运用理论知识和技能，构建建立问题逻辑结构，锻炼学生分析解决实际问题的能力。
2.培养学生使用PROTEUS软件分析和设计计算机内部器件的方法和技巧。
3.培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。
4.通过实践设计，要求学生在指导教师的指导下，独立完成设计课题的全部内容，包括：（1）通过调查研究和上机实习，掌握PROTEUS软件的设计和仿真调试技能。
（2）掌握计算机系统的组成结构及其工作原理。
（3）设计实现一个简单计算机的模型机，并能够使用PROTEUS软件进行电路仿真验证二、课设内容：利用所学的计算机结构和工作原理的知识，要求学生独立完成简单计算机的模型机设计，并用PROTEUS软件进行验证。
在分析设计过程中，要求学生养成良好的习惯，学会分析实际问题，并利用所学的知识建立系统的逻辑结构，学会PROTEUS调试技巧和方法，通过逻辑设计和工程设计培养调试硬件电路的实际动手能力。
要求学生掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验
计算机组成原理实验八简单模型计算机实验一、实验目的本实验旨在通过构建简单模型计算机，使学生深入理解计算机的组成结构和工作原理，掌握计算机的基本设计和操作方法，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
二、实验原理简单模型计算机是一种基于基本逻辑运算和算术运算的计算机模型，通过对其硬件组成、指令系统和工作流程的设计与实现，可以帮助学生了解计算机的基本组成和工作原理。
本实验将介绍简单模型计算机的设计思路和实现方法，包括指令系统、存储器、运算器、控制器等组成部分。
三、实验步骤1、确定模型计算机的设计方案，包括指令系统、存储器、运算器、控制器等部分的规格和功能；2、根据设计方案，选择合适的硬件和软件工具进行开发和调试；3、搭建硬件平台，包括中央处理器、内存、输入输出设备等，并连接电源和信号线；4、编写指令系统，根据设计要求，编写一系列基本指令，包括算术运算指令、逻辑运算指令、控制指令等；5、编写程序，根据设计要求，编写一系列程序，包括数据输入程序、数据处理程序、数据输出程序等；6、调试程序，检查程序的正确性和可靠性，并对硬件进行测试和调试；7、运行程序，输入数据并观察输出结果，分析模型的正确性和可靠性。
四、实验结果与分析通过本次实验，学生可以深入了解计算机的基本组成和工作原理，掌握计算机的基本设计和操作方法。
同时，学生还可以通过分析和解决实验中出现的问题，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
五、实验总结与展望本次实验通过构建简单模型计算机，帮助学生深入理解计算机的组成结构和工作原理。
在实验过程中，学生需要积极思考和探索，发现问题并解决问题。
通过本次实验，学生可以掌握计算机的基本设计和操作方法，提高对计算机系统分析、设计和应用的能力。
本次实验还可以为学生今后的学习和工作提供有益的参考和启示。
展望未来，随着计算机技术的不断发展，对于计算机系统的理解和应用将越来越重要。
本次实验所学的知识和技能将为学生今后的学习和工作奠定坚实的基础。
重庆大学本科学生毕业设计(论文)
1绪论 (1)2 Logisim仿真软件 (3)3 计算机组成原理实验 (5)3.1 实验简介 (5)1.1.1运算器实验 (5)1.1.2 静态随机存储器实验 (6)1.1.3微程序控制器实验 (6)1.1.4 简单模型机实验 (8)1.1.5复杂模型机实验 (9)3.2 指令系统 (9)1.2.1 简单模型机指令 (9)1.2.2 复杂模型机指令 (10)3.3 微指令设计 (12)3.4 时序单元 (13)4 仿真实现 (15)4.1 运算器实验 (15)4.2 存储器实验 (18)4.3 微程序控制器实验 (19)4.4 模型机实验 (24)4.4.1简单模型机 (24)4.4.2 复杂模型机 (27)5 结论 (32)5.1 体会 (32)5.2 总结 (32)附录A：实验微程序 (35)1 绪论《计算机组成原理》是计算机科学与技术及其相关专业的一门非常重要的专业基础课程，课程配套的实验对该课程内容的掌握至关重要。
教学反映，该课程对初学者难度较大，它要求学生熟练掌握计算机各子系统的组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。
受到总学时、实验场所和实验设备的限制，实验课上同学们要在实验中观察得到正确的结果，必须具有扎实的基础、清晰的概念、正确的逻辑设计以及合理的操作步骤。
目前国内大部分高校采用的实验方式主要是利用一些现有的计算机组成原理实验箱来完成实验[1]。
我院采用的是TD-CMX计算机体系结构与计算机系统设计平台，此平台由一个教学实验箱、FPGA开发板和动态图形调试软件组成。
实验箱已将计算机的各个逻辑组成部件芯片全部做好并焊接在实验板上，学生只需按实验指导书中的要求进行连线并拨动相应开关，然后观察实验结果就能完成实验[1]。
这种实验过程简单死板，仅有验证没有设计，并且实验箱的费用高，淘汰快，易损坏且难维护，学生对实验设备利用率低，实验效果也不太理想。
同时，这种实验方式离不开实验箱，所以学生只能在指定的实验室中完成实验，在短暂的实验时间内，学生第一次接触实验箱就要完成连线和操作，难度较大，如果实验前没有预习，实验效果将大打折扣。
计算机组成原理简单模型机实验
实验四简单模型机实验1.1实验目的1）将微程序控制器模块通过总线同运算器模块、存储器模块联机，组成一台模型计算机；2）用微程序控制器控制模型机数据通路；3）通过CPU运行5条机器指令组成的简单程序，掌握机器指令与微指令的关系，牢固建立机器的整机概念。
1.2电路图本次实验用到前几次实验所有电路，将几个模块组成一台简单计算机，由微程序控制器控制数据通路，实现cpu从内存取出一条机器指令到执行指令结束的一个指令周期，由微指令组成的序列来完成，一条机器指令对应一个微程序。
图1 电路图1.3 实验原理（1）PC计数器初始值为“0”，微程序默认从00地址开始执行，产生控制信号，使PC的地址通过ABUS将送到存储器（6116）的地址锁存器AR中， PC=PC+1;（2）读出存储器中存放内容,通过DBUS送到IR指令寄存器中，实现指令译码，指令的操作码送至微程序控制器的程序跳转控制部分，在P(1)的控制下与微程序中储存的下一条指令地址进行逻辑运算，产生真正的下一条微程序地址；（3）在微程序的控制下单步执行微指令序列。
1.4 微指令格式表1 微指令格式1.5 微程序流程图：图2 微程序流程图1.6微程序代码表1.7 数据通路总体图图3 数据通路总体图五条机器指令格式(其中，A为内存地址8bit)：RAM中装入的程序和数据(其中，地址为8进制)：1.8 实验任务及步骤（1）实验连线：本次实验大部分的连线已由教师完成，请同学们对照微指令格式，完成微程序控制器的剩余部分连线。
（2）实验环境初始化：实验平台通电前请关闭DR1（74ls273），DR2（74ls273）,存储器（6116）的地址锁存器（74ls273），微程序控制器的地址锁存器（74ls175）的自动清零功能，将几个芯片的-MR引脚置为“1”。
时钟发生器的功能设定为单步执行，具体信号为：STOP=0，STEP=1。
（3）加电运行初始化：①指令寄存器IR自动清零，程序计数器PC手动清零，将两片74ls163的ENT,ENP引脚置“1”，-CR引脚置“0”，打开三态门开关，给单步时钟脉冲；②程序计数器PC设定为单步技术功能，并交由微程序控制，将-CR引脚置“1”，关闭三态门开关；③关闭指令寄存器IR清零功能，交由微程序控制，将-MR设为“1”。
计算机组成原理简单模型机实验
计算机组成原理简单模型机实验计算机组成原理是计算机工程专业一个非常重要的课程，它涉及到计算机硬件的各个方面。
其中，模型机实验是计算机组成原理中的一个非常重要的环节，旨在让学生在实践中深入理解计算机各个部件之间的工作原理。
模型机实验一般采用简单的电路元件模拟计算机的各种功能，例如通过用IC门电路模拟ALU、寄存器、时钟等计算机组成部件，来实现一些实际的计算机操作。
通过实验，学生可以更加深入地掌握计算机组成原理中的各个知识点，理解计算机的底层工作原理。
模型机实验一般分为两个阶段。
第一个阶段是构建模型机，学生需要根据实验指导书上的设计图纸，自己组装一个包含CPU、RAM、ROM 等各种计算机组成部件的模型机。
第二个阶段是操作模型机来完成各种计算机操作，例如实现加法、减法、乘法等运算，实现简单的数据存储和读取等。
在模型机实验中，学生需要深入理解电路原理，熟练掌握计算机组成原理中的各个知识点，例如数据传输、ALU运算、寄存器管理等。
同时，学生还需要具备一定的动手能力和实验技巧，例如熟练使用焊接工具和电路测试仪器，能够快速准确地找出电路中的故障点。
通过模型机实验，不仅可以加深学生对计算机组成原理的理解，同时还能提高学生的动手能力和实验技巧，培养学生的创新精神和独
立思考能力。
因此，模型机实验是计算机组成原理课程中一个非常重要的环节，是学生提高自身能力和素质的重要途径。
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实验八简单模型计算机实验一、实验目的1)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机的工作原理。
2)掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程二、实验原理基本整机模型数据框图如图所示，计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成，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。
数据的通路从程序计数器PC的地址送到主存的地址寄存器，根据地址寄存器的内容找到相应的存储单元。
存储器中的数据是指令时，那么数据是从RAM送到总线，再从总线送到IR 中。
存储器中的数据是需要加工的数据时，那么数据是从RAM送到总线，再动总线送到通用寄存器中等待加工。
数据加工过程中，两个数据是从总线上将数据分别分时压入两个暂存器中，等待运算部件的加工，在数据加工完成以后。
运算结果是通过三太门送到总线上。
三态门的控制时由微控制器来控制。
图：模型机的数据通路图SW-G三、实验过程1.连线按实验逻辑原理图连接以下控制信号。
1)时钟单元（CLOCK UNIT）的T1-T4接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的T1-T4.2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA ，KB接到指令单元（INS UNIT）的KA，KB。
3)指令单元（INS UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR 接到的微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的J（1）-J（5）、SE6-SE0、B-IR。
4)输入/输出单元（INPUT/OUTPUT UNIT）IO-W，IO-R接到微程序控制单元（MAINCONTROL UNIT）的IO-W，IO-R,Ai接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A0.5)主存储器单元（MEM UNIT）M-W、M-R接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的M-W、M-R，A7-A0 接到地址单元（ADDRESS UNIT）的A7-A0.6)地址单元（ADDRESS UNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B接到微程序控制单元（MAIN CONTROLUNIT）的B-AR、B-PC、PC+1、PC-B.7)通用寄存器单元（REG UNIT）的B-R、R0-B 接到微程序控制单元（MAINCONTROL UNIT）的B-DR、DR-B。
8)把算术逻辑单元（ALU UNIT）的B-DA1、B-A2、ALU-B Cycn、CyNCn、S3-S0、M、Ci接到微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）的B-DA1、B-A2、ALU-B、Cycn、CyNCn、S3-S0、M、Ci。
2.写入、检验微代码这项操作与实验七的操作过程相同3.装入机器指令汇编程序操作1)微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）编程开关置于“RUN”状态。
2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的“STEP/RUN”开关置于“STEP”状态。
3)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA，KB开关置于1、0写主存储器状态。
4)拨动开关从１1—0—1，产生一个负脉冲，清零程序计数器ＰＣ、微地址寄存器。
5)拨动“START”按钮一次，从微程序控制存储器的00H微地址开始执行微指令，暂停在0AH微地址处。
6)此时在输入数据开关上拨入实验用机器指令汇编程序表中对应00H地址的指令码C0H，接着第二次按动“START”按钮，暂停在0FH微地址处；第三次按动“START”按钮，暂停在1CH微地址处；第四次按动“START”按钮，暂停在1DH微地址处，此时机器指令汇编的第一个字节已写入存储器，程序计数器PC已加1为01H；第四次按动“START”按钮，暂停在0AH微地址处，开始写机器指令汇编程序第二个字节。
7)第六次至九次按动“START”按钮与第二次至五次按动“START”按钮的作用类似，当微地址为0AH时，在输入数据开关上拨入下一个机器指令汇编程序字节，程序计数器PC不断加1，反复操作第（6）步直至全部机器码送入主存器为止。
4.检查机器指令汇编程序1)微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）编程开关置于“RUN”状态。
2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的“STRP/RUN”开关置于“STEP”状态。
3)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA、KB开关置于0、1写主存储器状态。
4)拨动开关从1-0-1，产生一个负脉冲，清零程序计数器PC、微地址寄存器。
5)按动“START”按钮一次，从微程序控制存储器00H微地址开始执行微指令，暂停在09H微指令处。
6)第二次按动“START”按钮，暂停在0CH微地址处，此时程序计数器PC加1为01H，指示的是下一次读主存储器的地址，当前读主存储器的地址为00H；接着第三次按动“START”按钮，暂停在09H微地址处；第四次按动“START”按钮，暂停在0EH微地址处。
第五次按动“START”按钮，暂停在09H微地址处，此时输出显示灯上显示主存储器00H单元中的数据。
7)第六至九次按动“START”按钮的作用与第二至五次按动“START”按钮的作用类似，在0CH微地址处，程序计数器PC加1，在09H微地址处显示主存储器相对应单元中的数据，反复操作第（6）步直至全部机器码读出检查完为止。
8)如果主存储器中数据与表2-26中数据不符，则回到第三步装入机器指令汇编程序的操作过程，重新向主存储器写入正确数据。
5.单步运行机器指令汇编程序1)微程序控制单元（MAIN CONTROL UNIT）编程开关置于“RUN”状态。
2)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的“STRP/RUN”开关置于“STEP”状态。
3)手动控制开关单元（MANUAL UNIT）的KA、KB开关置于1、1或0、0运行机器码状态。
4)拨动开关从1-0-1，产生一个负脉冲，清零程序计数器PC、微地址寄存器。
5)按动“START”按钮一次，从微程序控制存储器的00H微地址开始执行微指令，暂停在08H或0BH微地址处；第二次按动“START”按钮，暂停在01H 微地址处，开始执行机器指令的公共操作。
6)第三次按动“START”按钮，暂停在02H微地址处；第四次按动“START”按钮，暂停在03H微地址处；接着第五次按动“START”按钮，暂停在10H微地址处，准备各条机器指令的散转。
7)接下来微地址随着主存储器中机器指令汇编程序指令的不同而作不同的变化，实验者可根据表2-26和表2-15中的内容观察各部件的动作变化。
6.连续运行机器指令汇编程序1)微程序控制单元编程开关置于“RUN”状态。
2)手动控制开关单元的“STEP/RUN”开关置于“RUN”状态。
3)手动控制开关单元的KA、KB开关置于1、1或0、0运行机器码状态。
4)拨动开关从1-0-1，产生一个负脉冲，清零程序计数器PC、微地址寄存器。
5)按动“START”按钮一次，模型计算机将自动执行表2-26中的机器指令汇编程序，程序功能是对输入数据开关上的数据进行连续加操作，若在输入数据开关上拨01H，则进行连续加“1”操作；若拨03H，则进行连续加“3”操作。
四、微指令运行步骤五、结果与总结1)记录实验过程中的情况和原始数据。
2)参照算术加法指令的微程序操作过程，能否自己设计一条无借位算术减法指令的微程序操作代码，以扩充模拟计算机的功能。
3)记录每条机器指令结束时的模拟模型计算机各指示灯上的信息，用16进制形式填入表2-27中，并说明这些信息的意义。
4)结合上面的问题总结出总线的特性和使用方法，以及解决问题的方法和过程，把观察到的现象和对书本上原理的理解写入实验报告。
表2-27 实验八结果记录六、附录实验箱介绍实验仪基本组成框图1.简单模型计算机构架简单模型计算机逻辑结构如图1所示，构成简单模型计算机的实验部件以总线为基本连接通道，主要有以下7个：1)算术逻辑运算部件ALU UNIT进行算术逻辑运算操作。
2)存储器部件MEM UNIT，存储模型计算机汇编语言程序和操作数据。
3)地址寄存器部件ADDRESS UNIT,包含两部分电路，地址寄存器AR：接收存储器程序中的指令地址和指令中的数据地址；指令地址计数器PC：用于指示程序中的指令地址并通过地址缓冲器送往地址寄存器AR。
4)指令寄存器部件INS UNIT，寄存器当前正在执行的机器指令，此指令的指令码通过指令译码器向微程序控制器指示相应的微程序入口地址；此指令的地址码指示的操作数地址，送往地址寄存器AR。
5)输入/输出部件INPUT/OUTPUT,操作数据的输入与输出显示。
6)通用寄存器部件REG UNIT,暂存运算的中间数据。
7)微程序控制器部件MAIN CONTROL UNIT，控制各部件完成指令的功能。
图1-简单模型计算机逻辑结构图2.总线结构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。
因此，所谓总线就是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线。
总线传输实验框图如下图所示，它将几种不同的设备挂至总线上，有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。
这些设备都需要有三态输出控制，按照传输要求恰当有序的控制它们，就可实现总线信息传输。
3.运算器ALU运算器ALU由一片ispLSI1024（U47）组成，在选择端S2、S1、S0控制下，对数据A和B进行加、减、与、直通、乘五种运算，功能如下：运算器功能表进位C只在加法运算和减法运算时产生。
加运算中，C表示进位；减运算中，C代表借位。
加、减运算产生的进位（借位）在T4的上升沿送入C寄存器保存。
与、乘、直通操作不影响进位C的状态，即进位C保持不变。
当ALU_BUS=1时，运算结果送往数据总线DBUS。
加、减运算产生的进位（借位）C与控制台的C指示灯相连。
4.地址寄存器地址寄存器AR1（U37）和AR2（U27、U28）提供双端口存储器的地址。
AR1是一片GAL22V10，具有加1功能，提供双端口存储器左端口的地址。
AR1从数据总线DBUS接收数据。
AR1的控制信号是LDAR1和AR1_INC。
当AR1_INC=1时，在T4的上升沿，AR1的值加1；当LDAR1=1时，在T4的上升沿，将数据总线DBUS 的数据打入地址寄存器AR1。
AR2由2片74HC298组成，有两个数据输入端，一个来自程序计数器PC，另一个来自数据总线DBUS。
AR2的控制信号是LDAR2和M3。
M3选择数据来源，当M3=1时，选中数据总线DBUS；当M3=0时，选中程序计数器PC。
LDAR2控制何时接收地址，当LDAR2=1时，在T2的下降沿将选中的数据源上的数据打入AR2。