计算机组成原理实验三学习资料
计算机组成原理实验
计算机组成原理实验一、实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对计算机组成原理的理解，掌握计算机硬件的基本原理和工作方式。
二、实验设备和材料1. 计算机主机：型号为XXX，配置了XXX处理器、XXX内存、XXX硬盘等。
2. 显示器：型号为XXX，分辨率为XXX。
3. 键盘和鼠标：标准配置。
4. 实验板：包括CPU、内存、存储器、输入输出接口等模块。
5. 逻辑分析仪：用于分析和调试电路信号。
6. 示波器：用于观测电路信号的波形。
三、实验内容1. 实验一：CPU的工作原理a. 将实验板上的CPU模块插入计算机主机的CPU插槽中。
b. 连接逻辑分析仪和示波器，用于观测和分析CPU的工作信号和波形。
c. 打开计算机主机，启动操作系统。
d. 运行一段简单的程序，观察CPU的工作状态和指令执行过程。
e. 通过逻辑分析仪和示波器的数据分析，了解CPU的时钟信号、数据总线、地址总线等工作原理。
2. 实验二：内存的存储和读写a. 将实验板上的内存模块插入计算机主机的内存插槽中。
b. 打开计算机主机，启动操作系统。
c. 编写一个简单的程序，将数据存储到内存中。
d. 通过逻辑分析仪和示波器的数据分析，观察内存的写入和读取过程，了解内存的存储原理和读写速度。
3. 实验三：存储器的工作原理a. 将实验板上的存储器模块插入计算机主机的存储器插槽中。
b. 打开计算机主机，启动操作系统。
c. 编写一个简单的程序，读取存储器中的数据。
d. 通过逻辑分析仪和示波器的数据分析，观察存储器的读取过程，了解存储器的工作原理和数据传输速度。
4. 实验四：输入输出接口的工作原理a. 将实验板上的输入输出接口模块插入计算机主机的扩展插槽中。
b. 打开计算机主机，启动操作系统。
c. 编写一个简单的程序，通过输入输出接口实现数据的输入和输出。
d. 通过逻辑分析仪和示波器的数据分析，观察输入输出接口的工作过程，了解数据的传输和控制原理。
四、实验结果分析1. 实验一：通过观察CPU的工作状态和指令执行过程，可以验证CPU的时钟信号、数据总线、地址总线等工作原理是否正确。
湖南大学-计算机组成原理实验-实验3-bomblab
课程名称：计算机组成与结构实验项目名称：bomblab专业班级：姓名：学号：指导教师：完成时间：2016 年 4 月20 日信息科学与工程学院根据以上分析，我们发现，从键盘输入一个值，放到（新）ebp+8进行调用，把他传到esp中，接着，函数再从$0x804a15c这个地址取值，放到中，接着，程序对这两个参数进行函数调用，调用判断字符串是否相等的程序equal进行判断，如果二者相等，则返回值为0，不引爆炸弹，反之，只要二者不相等，则炸弹爆炸。
分析结论：此处的密码存在地址$0x804a15c中，我们只要查看该地址的值，即可完成该题。
打开gdb调试，运行x/s 0x804a15c，查看该处的值故第一题的答案为We have to stand with our North Korean allies.Phase_5内容如下：0x08048db8 <+0>: push %ebp0x08048db9 <+1>: mov %esp,%ebp0x08048dbb <+3>: push %esi0x08048dbc <+4>: push %ebx这是两个调用者保存寄存器，因为接下来的循环中使用到了这两个寄存器的值，所以要进行压栈保存。
0x08048dbd <+5>: sub $0x20,%esp esp-320x08048dc0 <+8>: lea -0x10(%ebp),%eax0x08048dc3 <+11>: mov %eax,0xc(%esp)ebp-160x08048dc7 <+15>: lea -0xc(%ebp),%eaxPhase_6内容如下：0x08048c89 <+0>: push %ebp0x08048c8a <+1>: mov %esp,%ebp 0x08048c8c <+3>: push %edi这<phase_6+93>之前的都表达了什么？其实很简单，就是输入的这1到6的，且相邻两数不相等，且相差值不为好，接下来看<phase_6+93>之后的内容<phase_6+93>～<phase_6+145>，又是一个类似的功能块，操作，不妨仍仿照以上述方法做一次分析。
计算机组成原理 实验三 移位器
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三移位器一、实验目的和要求实验目的：1.掌握移位器的结构及工作原理；2.掌握层次化设计方法。
实验要求：1.使用层次化设计方法（见1.3），将移位器生成部件。
2.生成部件时，注意引脚不要锁定，直接编译，引脚命名不要重名。
3.注意保存好该实验生成的移位器部件，实验五将调用它。
4.完成详细的实验报告。
二、实验原理设计一个4位二进制数的移位电路，可以实现左移1位、右移1位和直接传送功能。
在LM（左移）的控制下可实现左移1位，空位补0。
在RM（右移）的控制下可实现右移1位，空位补0。
在DM（直送）的控制下可实现直接传送。
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系统一台；3. 两输入与门7408、三输入或门74hc32。
四、实验方法与步骤1.用图形输入法完成移位器逻辑电路输入。
2.管脚锁定：将四位二进制数a3-a0定义在K3－K0上；将4位输出q3-q0定义在LD3－LD0上；将LM定义在K8上，高电位有效；将DM定义在K9上，高电位有效；将RM定义在K10上，高电位有效，完毕后下载。
3.设置K3－K0为任意4位数，在LM、DM、RM的作用下分别观察LD3－LD0的显示，并分析其正确性。
4.生成元件符号。
五、实验结果分析六、实验心得通过本次实验，掌握了移位器的结构以及工作原理；掌握了层次化设计方法。
对后续实验打下坚实的基础。
计算机组成原理实验
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。
（1）、启动MIPSsim（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。
（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。
（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（F7）。
4)查看R1的值，[R1]=-128。
5)下一条指令地址为 0x00000008 ，是一条(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]=128。
8)下一条指令地址为 0x0000000C ，是一条无(有，无)符号载入字(字节，半字，字)指令。
9)单步执行1条指令。
10)查看R1的值，[R1]=128。
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。
14）查看内存BUFFER处字的值，值为0x00000018 。
(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。
计算机组成原理实验三运算器
实验三：八位运算器组成实验一：实验目的：1：掌握运算器的组成原理、工作原理；2：了解总线数据传输结构；3：熟悉简单的运算器的数据通路与控制信号的关系；4：完成给定数据的算术操作、逻辑操作；二：实验条件：1：PC机一台；2：MAX+PLUSⅡ软件；三：实验内容（一）1：所用到的芯片74181：四位算术逻辑运算单元；74244：收发器（双向的三态缓冲器）74273：八位D触发器；74374：八位D锁存器；74163：八进制计数器；7449：七段译码器2:实验电路图（1）运算器电路图（A）数据输入电路由两个十六进制计数器连接成16*16=256进制的计数器，可以实现八位的输入。
（B）运算功能选择电路由一个十六进制计数器组成，可以实现16种不同运算的选择。
再加上逻辑运算器上的M位和Cn位的选择，一共可以实现16*3=48种运算功能。
内部由一个74163构成。
内部结构：（C）数码管扫描显示电路由一个扫描电路scan和一个七段译码器7449组成，scan 内部是一个二选一的多路复用器。
scan内部结构：（D）运算器电路图（2）波形仿真图（A）输入两个数A=05H,B=0AH,O5H DR1,0AH DR2,并通过经由74181在总线上显示。
（B ）对两个数进行各种数学运算和逻辑运算。
加法运算：输出控制：s4s3s2s1=0001,M=0,CN=0 输出使能：ALU_BUS=0 计算结果：05H+0AH=10H四：实验内容（二）给定A,B两个数，设A=05H,B=0AH,完成几种常见的算术运算和逻辑运算画出运算的波形和仿真图（1）逻辑运算：A and B,A or B,取反/A,A⊙B,A⊕B;（2）算术运算：A加B，A加B（带进位），A减B；（3）复合运算：A加B 减（（/A）〃B）加B；（/(A⊙B)减（A⊕B）））加1计算(A加B)减((/A)〃B)后需要重新送入数据B，存入R5并且装载到LDDR2中。
《计算机组成原理》实验报告3
《计算机组成》实验报告实验名称：数据通路组成实验一、实验目的1、掌握时序产生器的组成原理。
2、掌握微程序控制器的组词原理。
3、掌握微指令格式的化简和归并。
二、实验内容（1）按实验要求，连接实验台的数码开关K0—K15 、控制开关、按钮开关、时钟信号源和微程序控制器。
注意：本次实验只做微程序控制器本身的实验，故微程序控制器输出的微命令信号与执行部件（数据通路）的连线暂不连接。
连线完成后应仔细检查一遍，然后才可加上电源。
（2）观察时序信号用双踪示波器观测时序产生器的输入输出信号：ＭＦ，Ｗ１—Ｗ４，Ｔ１—Ｔ４。
比较相位关系，画出其波形，并标注测量所得的脉冲宽度。
观察时须将TJ1 接低电平，DB,DZ,DP开关均置０状态，然后按QD按钮，则连续产生T1,T2,T3,T4,W1,W2,W3,W4。
了解启停控制信号的功能，并熟练地使用连接这些控制信号的按钮或开关。
（3）熟习微指令格式的定义，按此定义将控制台指令微程序地8条微指令按十六进制编码，SWA A三个二进制开关地状态来指列于下表。
三种控制台指令地功能由SWC，SWB，SW定（KRD＝001B，KWE＝010B，PR＝010B）。
此表必须在预习时完成。
微指令地址微指令编码微指令地址微指令编码00H 3CH 07H 17H 27H 3FH 3DH 3EH 单拍(DP)方式执行控制台微程序，读出上述八条微指令，用Ｐ字段和微地址指示灯跟踪微指令执行情况，并与上表数据对照。
用连续方式执行KWE和KRD(将TJ1接地），画出uA0(28C64的地址A0)信号波形，作出解释。
SWA A的状态组合，观察验证三种控制台指令KWE和KRD,PD （4）用P3 和SWC，SWB，SW微地址转移逻辑功能地实现。
（5）熟习05H，10H两条微指令的功能和P2测试的状态(IR4—IR7)，用二进制开关设置IR7—IR4的不同状态，观察ADD至STP九条机器指令微地址转移逻辑功能的实现。
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中的一门重要课程，通过实验学习可以更好地理解和掌握计算机的基本原理和结构。
本实验报告将介绍我在学习计算机组成原理课程中进行的实验内容和实验结果。
实验一：二进制与十进制转换在计算机中，数据以二进制形式存储和处理。
通过这个实验，我们学习了如何将二进制数转换为十进制数，以及如何将十进制数转换为二进制数。
通过实际操作，我更深入地了解了二进制与十进制之间的转换原理，并且掌握了转换的方法和技巧。
实验二：逻辑门电路设计逻辑门电路是计算机中的基本组成部分，用于实现不同的逻辑运算。
在这个实验中，我们学习了逻辑门的基本原理和功能，并通过电路设计软件进行了实际的电路设计和模拟。
通过这个实验，我深入理解了逻辑门电路的工作原理，并且掌握了电路设计的基本方法。
实验三：组合逻辑电路设计组合逻辑电路是由多个逻辑门组合而成的电路，用于实现复杂的逻辑功能。
在这个实验中，我们学习了组合逻辑电路的设计原理和方法，并通过实际的电路设计和模拟，实现了多个逻辑门的组合。
通过这个实验，我进一步掌握了逻辑电路设计的技巧，并且了解了组合逻辑电路在计算机中的应用。
实验四：时序逻辑电路设计时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器组合而成的电路，用于实现存储和控制功能。
在这个实验中，我们学习了时序逻辑电路的设计原理和方法，并通过实际的电路设计和模拟，实现了存储和控制功能。
通过这个实验，我进一步了解了时序逻辑电路的工作原理，并且掌握了时序逻辑电路的设计和调试技巧。
实验五：计算机指令系统设计计算机指令系统是计算机的核心部分，用于控制计算机的操作和运行。
在这个实验中，我们学习了计算机指令系统的设计原理和方法，并通过实际的指令系统设计和模拟，实现了基本的指令功能。
通过这个实验，我深入了解了计算机指令系统的工作原理，并且掌握了指令系统设计的基本技巧。
实验六：计算机硬件系统设计计算机硬件系统是由多个模块组成的，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。
计算机组成原理实验三报告
管理学院信息管理与信息系统专业 3 班______组、学号姓名协作者教师评定_____________实验题目_微程序控制器实验__________________1.实验目的与要求：实验目的：(1).理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形。
(2).掌握微程序控制器的功能、组成知识。
(3).掌握微指令格式和各字段功能。
(4).掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
实验要求：(1).按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1、TS2、TS3、TS4的波形，并测出所用的脉冲Φ的周期。
(2).按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。
(3).实验时，结合读、写微指令流程图，选择存储器地址和数据不断对RAM写入数据，执行时为循环重复执行微指令，直到有P2（CLR）清零信号作用时才停止。
(4)结合实验内容，将数据00H-002H存入存储器6116的00H-002H 单元，，写出实验步骤，并在实验中加以验证。
2.实验方案：(1)按要求在实验仪上接好线，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，后打开电源，养成不带电接线的习惯，这样可以避免烧坏实验仪器。
(2)编程写入E2PROM28161）将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；2）将STATE UNIT中的STEP置为“STEP”状态，STOP置为“RUN”状态；3）在UA5-UA0开关上置要写的某个微地址（八进制）；4）在MK24-MK1开关上置要写的微地址相应的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为“1”灯亮，为“0”灯灭；5）启动时序电路（按动启动按钮START），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应的单元中；6）重复（3）～（5）步骤将每一条微指令写入E2PROM2816。
(3)校验1）将编程开关置为READ状态；2）将STEP开关置为“STEP”状态，STOP开关置为“RUN”状态；3）在开关UA5~UA0上置好要读的某个微地址；4）按动START键，启动时序电路，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否已写入的相同。
计算机组成原理第三次实验报告
22
W=00H
A=00H
SUBA, @R1
01
35
累加器A减寄存器R1间址的存储器值
FF77FF
D7BFEF
FFFE91
CBFFFF
02
34
35
36
37
MAR=00H
W=21H
A=BEH
ANDA, #55H
02
03
5C
55
累加器A逻辑与立即数55H
C7FFEF
FFFE93
CBFFFF
03
04
5C
汇 编 指 令
程序地址
机器码
指令说明
微程序
PC
uPC
运行时寄存器或存储器的值
MOV A，#12H
00
01
7C
12
将立即数12装入寄存器A
C7FFF7
CBFFFF
01
02
7C
7D
A=12H
MOV A, R0
02
70
寄存器值R0装入寄存器A
FFF7F7
CBFFFF
03
70
71
A=00H
MOV A, @R0
MOV A，#12H
MOV A，R0
MOV A，@R0
MOV A, 01H
IN
OUT
END
2将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，反汇编窗口会显示出程序地址，机器码，反汇编指令。
3执行“单微指令运行”功能，观察执行每条指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作，其跟踪结果写人下表。
03
74
寄存器R0间址内容装入寄存器A
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。
计算机组成原理实验报告_3_不恢复余数阵列除法器
河北大学计算机组成原理实验报告学院年级专业学号姓名实验日期实验地点指导老师实验项目不恢复余数阵列除法器成绩一、实验目的：理解除法器的原理。
二、实验原理：这次实验实现原码不恢复余数法的阵列除法器算法（余数左移除数固定），详细计算过程如下。
例题：X=0.10110，y=0.111，求[x/y]原。
则[x]补=0.10110，[y*]补=0.111，[-y*]补=1.001由于除数被除数都为正，因此最后结果为正，直接在最后的结果加上“+”，商为+0.110，但是由于除数在计算的过程中被逻辑左移了3次，所以要乘以2^-5进行恢复，故余数为0.000 010 000。
原码不恢复余数法原理说明：①符号位单独处理，参加运算的是除数和被除数的绝对值的补码，除数的绝对值用y*表示；②合法的除法运算中，被除数必须小于除数，因此第一次上商肯定是r6=0，否则溢出，停止运算；③原码恢复余数法来源于手算的竖式除法。
若余数为正，表示够减，商上1，左移一位，减去[y*]补，也就是加上[-y*]补；若余数为负，表示不够减，商上0，恢复余数（加上除数），变成减去除数之前的结果，继续左移一位，加上[-y*]补。
④原码不恢复余数法建立在原码恢复余数法的基础之上，假设当前的余数为R。
当余数大于0时，下一步余数是先左移一位再减去除数，即下一步余数应该为R’=2R-y*；当余数小于0时先恢复余数，然后再左移一位再减去除数，假设当前余数为R，那么下一步余数应该为R’=2(R+y*)-y*=2R+y*。
以上两个式子将恢复余数法的步骤定量化了，也就是说，要么左移一位加上y*，要么左移一位减去y*，这就是加减交替的含义。
⑤除数和被除数具有3位尾数的合法的除法，需要逻辑移位3次，上商3+1=4次。
可以设置一个计数器count来控制循环次数，达到3次就停止。
⑥若最后一步为负，表示不够减，商上0，需要恢复余数，即加上除数，否则不需要。
接下来介绍原码不恢复余数阵列除法器①可控加法/减法(CAS)单元原理是利用一个可控加法／减法 CAS 单元所组成的流水阵列来实现的它有四个输出端和四个输入端。
计算机组成原理实验报告三
实验三总线控制实验一、实验目的熟悉和了解地址总线的组成结构、地址来源及集合原理。
掌握程序段与数据段的寻址规则及地址部件的运用技巧。
二、实验原理地址总线的作用是传递地址信息，输出当前数据总线上发送信息的源地址或接收信息的目的地址。
如下图所示本系统设有内存与外设两条地址总线，通过PC计数器提供内存（程序存储器）地址，并由地址寄存器AR传递内存（数据存储器）地址与外设地址。
另外堆栈寄存器SP亦可视为地址寄存器，它的堆顶指向数据与程序指针存取地址。
图2-3-6地址总线组成通路1.11位程序地址本系统从提高信息存取效率的角度设计主内存地址通路，按现代计算机体系结构中最为典型的分段存取理念合成主存及外设地址总线addr，在指令操作“时段”（取操作码与取操作数），以当前程序指针PC为址，遇主存数据传递“时段”以当前数据指针AR为址。
addr 地址的合成通路见图2-3-6。
其寻址范围为0~7FFh。
2.16位数据地址本系统数据指针由地址锁存器AR直接提供，当LDAR=1时，在DRCK下降沿把数据总线打入AR。
其寻址范围为0~FFFFh，可达64KB。
三、实验内容表2.3.7PC程序计数器目标编码目标部件定义按钮功能说明E/M IP DRCK DRCK下降沿打图2-3-7所示的PC框由3片161构成按字方式寻址的11位PC计数器，计数器的输入端与总线相连构成置数通路，计数器的输出端途经三态门缓冲分离为两条通路，其一与总线相连构成可读通路，其二与地址寄存器（数据）集合组成主存EM地址总线。
它的清零端由中央外理器单元直控，上电时PC计数器自动淸零，实验中按复位钮亦可实现计数器的手动淸零。
手控状态，本实验由表2.6.1定义的目的编码控制PC计数器的预置与加1操作，并以准双向I/O部件的S10~S0为计数器预置源。
当IP=1时按单拍按钮，遇E/M=1在脉冲下降沿把S10~S0的内容装入PC计数器；遇E/M=0在脉冲下降沿PC计数器加1。
计算机组成原理实验报告3-数据输出实验移位门实验
2.3 数据输出实验/移位门实验一．实验要求：利用CPTH 实验仪的开关做为控制信号，实验仪的开关做为控制信号，将指定寄存器的内容读到数据总线将指定寄存器的内容读到数据总线DBUS 上。
上。
二．实验目的：1、了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。
、了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。
2、 了解运算器中移位功能的实现方法。
了解运算器中移位功能的实现方法。
三．实验电路：CPTH 中有7 个寄存器可以向数据总线输出数据，个寄存器可以向数据总线输出数据，但在某一特定时刻只能有但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据，由X2，X1，X0决定那一个寄存器输出数据。
决定那一个寄存器输出数据。
数据输出选择器原理图数据输出选择器原理图连接线表连接线表四．实验数据及步骤：实验1：数据输出实验置下表的控制信号，检验输出结果置下表的控制信号，检验输出结果实验2：移位实验ALU 直接输出和零标志位产生原理图直接输出和零标志位产生原理图ALU 左移输出原理图左移输出原理图ALU 右移输出原理图右移输出原理图直通门将运算器的结果不移位送总线。
当X2X1X0=100 时运算器结果通过直通门送到数据总线。
同时，直通门上还有判0 电路，当运算器的结果为全0 时，Z=1，右移门将运算器的结果右移一位送总线。
当X2X1X0=101 时运算器结果通过右通门送到数据总线。
时运算器结果通过右通门送到数据总线。
具体内部连接具体内部连接是：是： Cy 与 CN →DBUS7ALU7→DBUS6ALU6→DBUS5ALU5→DBUS4ALU4 → DBUS3ALU3 →DBUS2 ALU2 →DBUS1 ALU1 →DBUS0 Cy 与 CN → DBUS7当不带进位移位时(CN=0)：0 →DBUS7 当带进位移位时(CN=1)：Cy →DBUS7左移门将运算器的结果左移一位送总线。
当X2X1X0=110 时运算器结果通过左通门送到数据总线。
计算机组成原理实验三多功能ALU设计实验
3'b011:LED <= F[31:24];
default: begin LED[7] <= ZF;LED[0] <= OF;LED[6:1] <= 6'b0;end
endcase
end
endmodule
二、仿真波形
三、电路图
四、引脚配置（约束文件）
//引脚配置
(3)通过本实验，无法得出：slt操作中的“A<B”是对有符号数的比较还是无符号数的比较，这个结论。若A=32’b0,B=32’bFFFF_FFFF,则所得到的答案是F=0000_0001.
这个问题应该再设置一个变量SIGctr信号，控制ALU是执行“带符号整数比较小于置于1”还是“无符号数比较小于置1”功能，当SIGctr=0，则执行“无符号数比较小于置1”，当SIGctr=1，则执行“带符号整数比较小于置1”。
endcase
end
always@(*)
begin
if(F===32'h0000_0000)
ZF<=1;
else
ZF<=0;
end
assign OF=C32^F[31]^A[31]^B[31];
always @(*)
begin
case(F_LED_SW)
3'b000:LED <= F[7:0];
3'b001:LED <= F[15:8];
3'b011: begin A<=32'h7FFF_FFFF; B<=32'h7FFF_FFFF; end
3'b100: begin A<=32'hFFFF_FFFF; B<=32'hFFFF_FFFF; end
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。
）。
计算机组成原理实验报告3
计算机组成原理实验报告3上海⼤学计算机组成原理实验报告三姓名：学号：座位号：上课时间：教师：报告成绩：⼀．实验⽬的1. 读出系统已有的微指令，并理解其含义。
2. 设计并实现微指令系统。
⼆．实验原理1.微指令构造①译码器：前两次实验的每⼀项操作都是通过⼈⼯设置电键ki的位置——Ki编码，然后给出⼀个CK脉冲来完成。
如果有⼀个器件能给出对应与每个操作的ki编码，这个器件就可以代替我们来为操作译码——产⽣控制信号，这个器件就是指令译码器，也叫控制器。
常见的控制器有两种：⽤组合逻辑电路实现控制信号的逻辑电路结构和⽤存储器实现控制信号的微程序结构。
前者将在《在系统编程技术及应⽤》课程中学习。
这⾥学习后者。
②微指令：把⼀个操作的控制总线编码放在⼀个存储单元中，同时给出调⽤这个单元的⽅法（例如：这个单元的地址），则对使⽤者⽽⾔，这个调⽤⽅法等价于控制总线编码本⾝，⼆者都称为微指令（不同场合具体指向不同或没有区别）。
对于操作：“ACH送⼊寄存器A”有ki编码：1111 11110，假定将其存⼊⼀个地址为F3H的随意选取的存储器单元中，且可以⽤“读F3”的⽅式取出这个内容并送上控制总线，则“读F3”和1111 11110是这个操作的微指令，这两个表达形式等价。
③操作序列的形式化表述：同理：把操作“BDH送⼊寄存器W”的ki编码1111 11101存⼊随意选取的FDH地址单元；操作“A－W”的ki编码1111 00111存⼊随意选取的B2H地址单元；操作“直通门D的内容送OUT寄存器”的编码0100 111111存⼊DCH地址单元。
④实验箱的微指令系统：制造⼚的⼯程师根据这个实验箱的功能、部件数量、必须的基本操作等要求，给它安排了24条控制线——控制总线宽度为24。
相应地，每条微指令有24位、微程序存储器的每个地址也必须是24位的存储单元。
于是⼚家把3⽚8位存储器的对应地址并接在⼀起，构成⼀个24位的存储器。
具体连接见下图1。
计算机组成原理实验资料报告材料
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。
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计算机组成原理实验
三
上海大学计算机学院
《计算机组成原理实验》报告三
姓名：学号：教师：
时间：机位：报告成绩：
实验名称:微指令系统实验
一、实验目的：1. 读出系统已有的微指令，并理解其含义。
2. 设计并实现微指令系统。
二、实验原理：
系统用了8条地址线，故最多可以放256条微指令。
这个计算机实际上只有36条微指令。
3个6116的“写使能”端由两种控制方式，在手动
方式下，它们都接Vcc，所以不能写入，这意味着不能在手动方式下
编写微指令；在程序（自动）方式下，由程序控制，可以写入数据—
—编制微指令。
三、实验内容：1. 观察微指令寄存器地址为11H单元的内容；分析其控制功
能；验证该功能是否实现。
2. 编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把这条微指令放入
微程序寄存器的12H单元；验证它的功能是否实现。
(假设A=11H，W=22H）
四、实验步骤：1. 观察微指令寄存器地址为11H单元的内容；分析其控制功
能；验证该功能是否实现。
①初始化系统（Reset)，进入微程序存储器模式(μEM状态)，用NX键观察10H和11H地址中原有的微指令。
②因为这条指令要放入11单元，为避免10地址中的指令影响
验证11中的指令，把这三个地址都送入FF FF FF指令。
用LS
键返回10H地址。
给10H地址打入FF FF FFH。
③按NX进入11H，上面显示FF FE 90，表示A+W直通在输入
到A。
④在μpc模式下验证功能，赋初值：μpc (11) pc(00) A(11)
W(22) 。
按STEP观察微指令执行的过程。
2. 编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把
这条微指令放入微程序寄存器的12H单元；验证它的功能是否
实现。
①该操作对应的微指令编码：由原理图知：
“A非”运算对应的控制总线编码为：c2 c1 c0＝110；
“右移一位的值送数据总线”对应的控制总线编码为：c7 c6
c5=110；
“数据总线值打入送OUT寄存器”对应的控制总线编码为：
c13=0。
这操作的微指令编码：c23~c0=1111 1111 1101 1110 1011
1000=FFDED6 H
②给10H和11H地址打入FF FF FFH。
③给12H地址打入FF DE D6。
④在μpc模式下验证功能，赋初值：μpc (12) pc(00) A(11)
W(22) 。
按STEP观察微指令执行的过程。
五、实验现象：1. 观察微指令寄存器地址为11H单元的内容；分析其控制功
能；验证该功能是否实现。
每次按下STEP键出现的数据如下表所示：
2. 编制一条微指令实现“A非”运算后左移一位的值送OUT；把这
条微指令放入微程序寄存器的12H单元；验证它的功能是否实
现。
每次按下STEP键出现的数据如下表所示：
六、数据记录、分析与处理：实验结果和预期的一样。
七、实验结论：1、实现了实现目的，正确的将实验做完。
2、实验结果与上面的一样。
八、建议：暂无。
九、体会：这次的实验主要是通过小键盘实现的，和上两次的实验有所不同，
这次的实验完全没有用到连线，同时也觉得只要掌握了其中的原理做
起来其实很简单。
十、思考题：如何给μPC置初值？
答：在μPC模式下，通过小键盘直接输入μPC。