计算机组成原理实验2.2_实验报告
计算机组成原理实验报告2
计算机组成原理实验报告2上海大学计算机组成原理实验报告二姓名：学号：座位号：上课时间：教师：报告成绩：一、实验名称：运算器实验二、实验目的：1. 学习数据处理部件的工作方式控制。
2. 学习机器语言程序的运行过程。
三、实验原理：CP226实验仪的运算器由一片CPLD实现，包括8种运算功能。
运算时先将数据写到寄存器A和寄存器W中，根据选择的运算方式系统产生运算结果送到直通门D。
实验箱上可以向DBUS送数据的寄存器有：直通门D、左移门L、右移门R、程序计数器PC、中断向量寄存器IA、外部输入寄存器IN 和堆栈寄存器ST。
它们由138译码器的四、实验内容：1. 计算37H+56H后左移一位的值送OUT输出。
2. 把36H取反同54H相与的值送人R1寄存器。
五、实验步骤：实验内容(一):1. 关闭电源。
用8位扁平线把J2和J1连接。
2. 用不同颜色的导线分别把K0和AEN、K1和WEN、K2和S0、K3和S1、K4和S2、K6和X0、K7和X1、K8和X2、K9和OUT连接。
3. K15～K0全部放在1位，K23 ~K16放0位。
4. 注视仪器，打开电源，手不要远离电源开关，随时准备关闭电源，注意各数码管、发光管的稳定性，静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味。
5. 设置实验箱进入手动模式。
6. 设置K0=0，K8K7K6=000，K23 ~K16=0011 0111。
7. 按下STEP键，在A寄存器中存入37。
8. 设置K0=1，K1=0，K23 ~K16=0101 0110。
9. 按下STEP键，在W寄存器中存入56。
10. 设置K0=1，K1=1，K8K7K6=110，K4K3K2=000。
11. 按下STEP键，L寄存器显示1A。
12. 设置K9=0,其他保持不变。
13. 按下STEP键，OUT寄存器显示1A。
14. 关闭实验箱电源。
实验内容(二):1. 基本与实验内容(一)的前5个步骤相同(去掉连接OUT寄存器的导线)。
计算机组成原理实验报告实验232寄存器实验
计算机组成原理实验报告实验232寄存器实验实验目的：1.了解寄存器在计算机中的作用和应用；2.掌握寄存器的基本操作和控制方法；3.学习寄存器的工作原理和内部结构。
实验仪器和材料：1.计算机模拟实验平台；2.VHDL语言编程软件；3.FPGA开发板。
实验原理：寄存器是一种用于存储数据的硬件设备，它通常用于暂时保存和传输计算机中的数据。
在计算机系统中，寄存器可用于存储指令、数据或者地址等信息，其快速的读写速度使得计算机能够高效地进行数据处理和运算。
在本次实验中，我们将设计一个4位寄存器，并实现对该寄存器的读写操作。
该寄存器的位数为4位，即可以存储4位的二进制数据。
通过在FPGA开发板上搭建实验电路，连接到计算机模拟实验平台，可以利用VHDL语言编程实现该寄存器的逻辑功能。
实验步骤：1. 使用VHDL编程软件，创建一个新的工程，并添加寄存器的顶层模块。
创建一个四位宽的输入端input_data，并添加一个时钟输入端clk。
2. 在顶层模块中，将input_data输入到四个触发器模块中。
每个触发器模块使用D触发器，其中D输入端连接到input_data，时钟输入端连接到clk。
触发器的输出端连接到对应的输出端。
3. 添加一个使能端enable，并将其连接到所有的触发器的使能输入端。
设置enable为高电平时，寄存器工作；设置enable为低电平时，寄存器不工作。
4. 添加一个读写控制端rw，并将其连接到一个二选一的多路选择器模块。
该模块的两个输入端分别连接到时钟输入端和输出端，而读写控制端rw作为多路选择器的控制输入端。
多路选择器的输出端连接到所有的触发器的时钟输入端。
5. 添加一个四位宽的输出端output_data，并将其连接到四个触发器的输出端，作为寄存器的输出。
实验结果与分析：通过在计算机模拟实验平台上进行仿真与调试，我们得到了寄存器的实际控制和输出结果。
经过多组实验数据的观察与比较，可以发现寄存器能够实现数据的暂存和传输功能。
计算机组成原理实验报告二 半导体存储器原理实验
半导体存储器原理实验一、实验目的：1、掌握静态存储器的工作特性及使用方法。
2、掌握半导体随机存储器如何存储和读取数据。
二、实验要求：按练习一和练习二的要求完成相应的操作，并填写表2.1各控制端的状态及记录表2.2的写入和读出操作过程。
三、实验方案及步骤：1、按实验连线图接线，检查正确与否，无误后接通电源。
2、根据存储器的读写原理，按表2.1的要求，将各控制端的状态填入相应的栏中以方便实验的进行。
3、根据实验指导书里面的例子练习，然后按要求做练习一、练习二的实验并记录相关实验结果。
4、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
四、实验结果与数据处理：（1）表2.1各控制端的状态（2）练习操作数据1：（AA）16 =（10101010）2写入操作过程：1)写地址操作：①应设置输入数据的开关状态：将试验仪左下方“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7-D0设置为00000000即可。
②应设置有关控制端的开关状态：先在实验仪“SWITCH UNIT”中打开输入三态门控制端，即SW-B=0，打开地址寄存器存数控制信号，即LDAR=1,关闭片选信号（CE），写命令信号（WE）任意，即CE=1,WE=0或1。
③应与T3脉冲配合可将总线上的数据作为地址输入AR地址寄存器中：按一下微动开关START即可。
④应关闭AR地址寄存器的存数控制信号：LDAR=0。
2）写内容操作：①应设置输入数据的开关状态：将试验仪左下方“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7-D0设置为10101010。
②应设置有关控制端的开关状态：在实验仪“SWITCH UNIT”中打开输入三态门控制端，即SW-B=0，关闭地址寄存器存数控制信号，即LDAR=0，打开片选信号（CE）和写命令信号（WE），即CE=0,WE=1。
③应与T3脉冲配合可将总线上的数据写入存储器6116的00000000地址单元中：再按一下微动开关START即可。
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。
计算机组成原理实验课 实验报告
3设置TH-union+实验机工作方式：将6个拨动开关置于正确位置，实现“分立电路CPU的16位联机工作、使用微程序控制其并从内存读指令”的状态。
4在pc机上启动PECE16.EXE
5练习TH-union+实验机各条指令的使用，掌握其功能。
6编写汇编程序段，实现任务要求的功能。
三、实验结果
三、实验过程
这是一个完成整数排序功能的程序，要求首先输入5个参加排序的整数数值，接下来完成对这5个整数的排序操作，并输出最终的排序结果。
<1>在命令行提示符：下输入下面程序：
10 for i=1 to 5
20 input a(i)
30 next i
40 for i=1 to 4
50 for j=i+1 to 5
2.7实验机存储器使用和扩展实验
一、实验目的
1.理解计算机主存储器芯片的读写和控制方法，学习ROM存储器和RAM存储器的使用
2.熟悉计算机主存储器的组成方法，掌握存储器扩展技术.地址分配
二、实验环境介绍
1.扩展芯片连接
TH-union+教学实验计算机机箱上，供实验中进行存储器扩展空间的只有2个芯片插槽，可插入2片8K*8位的58C65芯片，进行EEPROM存储空间的扩展。
2.58C65芯片应用
58C65芯片是电可擦除可编程的ROM器件，它既可以通过专用的编程软件和设备向芯片写入相应内容，也可以通过写内存的指令，向芯片的指定单元写入数据。
三、实验步骤
用EEPROM芯片58C65扩展主存实验
（1）将扩展的AT58C65芯片插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座，要注意芯片插入的方向。
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的基础课程之一，通过实验可以更好地理解和掌握计算机的组成和工作原理。
本文将结合实验的过程和结果，详细论述计算机组成原理的一些关键概念和实际应用。
一、实验目的本次实验的目的是通过搭建一个简单的计算机系统，深入了解计算机的各个组成模块，如中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备等，并验证计算机的基本工作原理。
二、实验内容本次实验分为两个部分，第一部分是计算机系统的搭建，包括CPU的设计与实现、存储器的设计与实现等；第二部分是对已搭建的系统进行功能测试，包括寄存器的读写、指令的执行等。
1. CPU的设计与实现CPU是计算机的核心处理单元，它负责执行各种指令，并控制计算机的运行状态。
在本次实验中，我们采用了冯·诺依曼结构的单周期CPU设计，包括指令寄存器、算术逻辑单元、控制单元等组成部分。
通过在实验中的操作和执行，我们深入理解了指令的编码方式、运算的过程等。
2. 存储器的设计与实现存储器是计算机系统中的主要组成部分，用于存放指令和数据。
在本次实验中，我们设计了一个简单的存储器，采用了随机存取存储器（RAM）的结构。
通过实验中的存储器读写操作，我们了解了存储器的寻址方式、数据的存取过程等。
三、实验结果与分析经过实验的搭建和测试，我们成功完成了计算机系统的建设，并验证了其基本功能。
在测试过程中，我们发现了一些问题和改进之处，例如CPU的时钟频率过低导致指令执行速度较慢，存储器的容量不足等。
通过对这些问题的研究和分析，我们能够进一步优化和改进计算机系统的性能。
四、实验心得体会通过本次实验，我进一步加深了对计算机组成原理的理解和掌握。
实验中我不仅学到了理论知识，还通过动手搭建和操作实际的计算机系统，加深了对计算机组成原理的实际应用的理解。
同时，我也意识到计算机的设计和实现是一个综合性强的工程，需要考虑多方面的问题，如硬件的选择与优化、指令的设计与调度等。
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，通过学习该课程，我们可以深入了解计算机的工作原理和内部结构。
本次实验旨在通过实际操作，加深对计算机组成原理的理解，并掌握一些基本的计算机硬件知识。
实验目的：1. 理解计算机的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等；2. 掌握计算机的运行原理，了解指令的执行过程；3. 学习使用计算机组成原理实验箱，进行实际的硬件连接和操作。
实验过程：1. 实验一：组装计算机本次实验中，我们需要从零开始组装一台计算机。
首先，我们按照实验指导书的要求，选择合适的硬件组件，包括主板、CPU、内存、硬盘等。
然后，我们将这些硬件组件逐一安装到计算机箱中，并连接好电源线、数据线等。
最后，我们将显示器、键盘、鼠标等外设连接到计算机上。
2. 实验二：安装操作系统在计算机组装完成后，我们需要安装操作系统。
本次实验中，我们选择了Windows 10作为操作系统。
首先，我们将Windows 10安装盘插入计算机的光驱中，并重启计算机。
然后，按照安装向导的指引，选择安装语言、时区等相关设置。
最后，我们根据自己的需求选择安装方式，并等待操作系统安装完成。
3. 实验三：编写并执行简单的汇编程序在计算机组装和操作系统安装完成后，我们需要进行一些简单的编程实验。
本次实验中，我们选择了汇编语言作为编程工具。
首先，我们编写了一个简单的汇编程序，实现两个数相加的功能。
然后，我们使用汇编器将程序翻译成机器码，并将其加载到计算机的内存中。
最后，我们通过调试器来执行这个程序，并观察程序的执行结果。
实验结果与分析：通过本次实验，我们成功地组装了一台计算机，并安装了操作系统。
在编写并执行汇编程序的实验中，我们也成功地实现了两个数相加的功能。
通过观察程序的执行结果，我们发现计算机能够按照指令的顺序逐条执行，并得到正确的结果。
这进一步加深了我们对计算机的工作原理的理解。
《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报告
计算机组成原理实验报告
实验目的：
本实验的目的是通过进行计算机组成原理实验，深入理解计算机的基本组成和工作原理，掌握计算机硬件与软件之间的协同工作方式。
实验设备：
1. 计算机主机
2. 键盘
3. 鼠标
4. 显示器
实验步骤：
1. 打开计算机主机，并接通电源。
2. 等待计算机启动完毕，进入操作系统界面。
3. 输入用户名和密码，登录系统。
4. 在桌面上打开文本编辑器，并新建一个文档。
5. 在文档中输入一段文字，并保存文件。
6. 打开浏览器，进入互联网页面。
7. 在浏览器中输入搜索词语，并点击搜索按钮。
8. 查看搜索结果，并点击其中一个链接。
9. 在打开的页面上点击按钮或链接，进行相应操作。
10. 关闭浏览器。
11. 关闭文本编辑器，保存文档。
12. 关闭计算机主机。
实验结果：
通过完成以上步骤，我们成功地进行了计算机组成原理实验。
在电脑启动后，我们登录系统并使用了各种软件和外部设备。
计算机可以顺利地接收我们的指令，并作出相应的操作。
我们也能够通过互联网浏览页面，并进行搜索和点击链接操作。
实验总结：
通过本次实验，我们更加深入地理解了计算机的组成和工作原理。
计算机是由硬件和软件组成，硬件包括主机、键盘、鼠标、显示器等，软件包括操作系统、文本编辑器、浏览器等。
计算机的各个组件通过协同工作，实现了我们对计算和信息的处理。
掌握计算机组成原理对于我们更好地使用计算机和理解计算机科学的发展趋势具有重要意义。
计组实验报告
计组实验报告实验报告题目：计算机组成原理实验实验目的：了解计算机组成原理的基本概念和实验操作，掌握计算机的基本运行机理和指令执行过程。
实验内容：在计算机实验室中完成以下实验内容：1. 运用计算机硬件工具，查看和了解计算机的CPU、存储器、I/O设备等部件的基本组成结构和工作机理。
2. 设计及编写简单的汇编语言指令，编译成机器码，并使用计算机的汇编语言编译器将机器码翻译成相应的汇编语言代码。
3. 查看和分析计算机的系统时钟、总线的工作状态和数据传输的过程，了解计算机的指令执行机制和处理器的运行方式。
实验步骤：1. 计算机硬件的基本组成结构介绍在实验室中，我们查看和了解计算机的CPU、存储器、I/O设备等部件的基本组成结构和工作机理。
通过硬件结构图、处理器的演示等方式，我们了解了这些硬件部件的基本原理和构造，也掌握了计算机硬件的基本工作机理。
2. 编写及编译简单的汇编语言指令接下来，我们开始了编写和编译简单汇编语言指令的实验内容。
我们使用计算机的汇编语言编译器，将指令编译成机器码，并使用反汇编工具将机器码翻译成相应的汇编语言代码。
3. 分析计算机系统的时钟、总线和数据传输的过程最后，我们分析了计算机的系统时钟、总线的工作状态和数据传输的过程。
通过查看计算机的指令执行过程和处理器的运行状态，我们掌握了计算机的指令执行机制和处理器的运行方式。
我们还通过硬件实验工具观察了实际的操作过程，深入了解了计算机的实际工作机理。
实验结果：通过这次实验，我们掌握了计算机组成原理的基本概念和实验操作，进一步加深了对计算机硬件的理解和认识，也提高了我们对计算机运行机理的把握。
结论：计算机组成原理实验是一次理论和实践相结合的计算机实验，通过这次实验，我们深入理解了计算机的基本组成和运行原理，也提高了我们的实验操作能力和数据分析能力。
我们相信，在今后的学习和研究中，这次实验对我们的帮助将会非常大。
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。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验目的：本次实验旨在通过构建一个简单的计算机系统，了解和掌握计算机组成原理的基本知识和相关操作技能。
实验仪器和材料：1.计算机硬件：CPU、内存、硬盘、主板等。
2. 操作系统：Windows。
3. 实验软件：C++ 编程语言、IDE（如Visual Studio）。
4.实验文档：笔记本电脑。
实验原理：1.CPU：中央处理器，是计算机系统的核心组成部分，负责所有数据的处理和执行。
2.内存：主要用于存储计算机程序和数据，是计算机系统的临时存储器。
3.硬盘：主要用于长期存储计算机程序、数据和操作系统等。
4.主板：是计算机系统的主要组成部分，承载了CPU、内存、硬盘等主要硬件，并提供各种接口和插槽。
5.操作系统：是计算机系统的核心软件，负责管理和协调各种硬件和软件资源，为用户提供友好的界面和功能。
实验步骤：1.准备实验材料和工具，搭建计算机系统。
将CPU、内存、硬盘等硬件安装到主板上，连接好相应的电源线和数据线，确保硬件正常工作。
2. 启动计算机，在操作系统中打开C++编程语言的IDE（如Visual Studio）。
3. 编写一个简单的程序，例如输出"Hello, world!"。
4.进行编译和链接，生成可执行文件。
5.运行程序，观察计算机系统的运行情况。
6.分析程序的运行结果，查看计算机系统的资源占用情况。
7.修改程序，并再次进行编译、链接和运行，观察结果。
实验结果和分析：通过以上实验步骤，我们成功搭建了一个计算机系统，并在操作系统中编写、编译和运行了一个简单的程序。
从实验结果可以看出，计算机系统能够正常工作，在屏幕上正确地输出了"Hello, world!"。
根据程序的运行情况，我们可以观察到计算机系统的CPU占用率、内存占用率和硬盘读写速度等性能指标。
在修改程序并重新运行后，我们可以观察到不同的运行结果，进一步分析计算机系统的性能和资源占用情况。
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报告
计算机组成原理实验报告一、实验目的通过本次实验，我们旨在深入了解计算机组成原理的相关知识，并通过实际操作，加深对计算机组成原理的理解。
具体目的如下：1.了解计算机的基本组成部件，包括CPU、内存、输入/输出设备等；2.学习计算机的基本工作原理，包括数据的输入、存储、处理和输出；3.熟悉计算机指令的执行过程，包括指令的取址、译码和执行；4.通过实验，巩固对计算机硬件及其工作方式的理解。
二、实验内容本次实验主要包括以下几个部分的内容：1.CPU的组成和工作原理2.存储器的组成和工作原理3.输入/输出设备的组成和工作原理4.计算机指令的执行过程三、实验装置和材料1.计算机主机2.显示器3.键盘4.鼠标5.实验板6.逻辑门集成电路7.示波器8.万用表四、实验步骤1.将计算机主机、显示器、键盘和鼠标连接好，并确保正常运行；2.连接实验板和逻辑门集成电路，搭建一个简单的逻辑电路；3.使用示波器和万用表测量逻辑电路的信号波形和电压；4.编写一个简单的汇编程序，包括输入、存储、处理和输出过程；5.使用计算机主机执行编写的汇编程序，并观察程序的执行过程。
五、实验结果与分析在本次实验中，我们成功地搭建了一个简单的逻辑电路，并使用示波器和万用表对其进行了测量。
通过测量，我们发现信号的电压和波形符合预期。
这说明逻辑电路的组成是正确的，能够正常工作。
在编写的汇编程序的执行过程中，我们观察到输入的数据被存储到内存中，并经过CPU的处理后，最终输出到显示器上。
这验证了计算机的基本工作原理，即数据的输入、存储、处理和输出。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理的相关知识，对计算机的基本组成部件、工作原理和指令执行过程有了更深入的理解。
通过实际操作，我们学会了如何搭建一个简单的逻辑电路，并对其进行测量和观察。
总体而言，本次实验对于我们进一步学习和掌握计算机组成原理非常有帮助。
通过实际操作和实验结果的观察，我们对计算机的工作方式有了更加清晰的认识。
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报告_2
计算机组成原理实验报告——微程序控制器实验1.一. 实验目的:2.能看懂教学计算机（TH-union）已经设计好并正常运行的数条基本指令的功能、格式及执行流程。
并可以自己设计几条指令, 并理解其功能, 格式及执行流程, 在教学计算机上实现。
3.深入理解计算机微程序控制器的功能与组成原理4.深入学习计算机各类典型指令的执行流程5.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念6.学习微程序控制器的设计过程和相关技术二. 实验原理:微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器和地址转移逻辑三大部分组成。
其工作原理分为:1.将程序和数据通过输入设备送入存储器；2.启动运行后从存储器中取出程序指令送到控制器去识别, 分析该指令要求什么事；3.控制器根据指令的含义发出相应的命令（如加法、减法）, 将存储单元中存放的操作数据取出送往运算器进行运算, 再把运算结果送回存储器指定的单元中；4、运算任务完成后, 就可以根据指令将结果通过输出设备输出三. 微指令格式:1）微地址形成逻辑TH—UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址.下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时,下地址字段不起作用.下地址为当前微指令地址加1;当为转移指令(CI3—0=0011)时,由控制信号SCC提供转移条件,由下地址字段提供转移地址.2）控制字段控制字段用以向各部件发送控制信号,使各部件能协调工作。
控制字段中各控制信号有如下几类:①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能, 微指令向其提供了24位的控制信号, 包括：4位的A、B口地址, 用于选择读写的通用积存器３组３位的控制码I８－I６、I５－I３、I２－I６, 用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。
３组共７位控制信号控制配合的两片GAL20V83位SST, 用于控制记忆的状态标志位2位SCI, 用于控制产生运算器低位的进位输入信号2位SSH, 用于控制产生运算器最高, 最地位（和积存器）移位输入信号②对内存储器I/O和接口部件, 控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号, 共3位, 即MRW③对CPU内部总线数据来源的控制, 主要通过3位编码标记为DCD, 来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。
实验二通用寄存器单元实验
实验二通用寄存器单元实验2014.4.29班级12级物联网工程（1）班学号姓名【实验目的】1.了解通用寄存器的组成和硬件电路。
2.利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。
【实验要求】1.按照实验步骤完成实验项目，实现通用寄存器移位操作。
2.了解通用寄存器单元的工作原理运用。
【实验过程】实验2.1 数据输入通用寄存器（1）.把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J01插座相连(对应二进制开关H16~H23)，把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
（2）.把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。
(请按下表接线)。
（3）.二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H(对应开关如下表)。
置各控制信号如下：（4）.按启停单元中的运行按钮，置平台为运行状态。
（5）.按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
（6）.此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
实验2.2 寄存器内容无进位位左移实验（1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
（2）实现左移功能，置各控制信号如下：（3）按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
（4）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。
（5）此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为84H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
（6）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
实验2.3 寄存器内容无进位位右移实验（1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
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学生实验报告学院：软件学院专业：软件工程年级：2010级学号：学生姓名：同组学生姓名：实验课程名称：计算机组成原理实验实验名称：Cache 控制器设计实验指导教师：实验时间：实验地点：2012年月日一、实验目的与要求(1) 掌握Cache 控制器的原理及其设计方法。
(2) 熟悉CPLD 应用设计及EDA 软件的使用。
二、实验设备PC 机一台，TD-CM3+或TD-CMX 实验系统一套。
三、实验原理本实验采用的地址变换是直接映象方式，这种变换方式简单而直接，硬件实现很简单，访问速度也比较快，但是块的冲突率比较高。
其主要原则是：主存中一块只能映象到Cache 的一个特定的块中。
假设主存的块号为B，Cache 的块号为b，则它们之间的映象关系可以表示为：b = B mod Cb其中，Cb 是Cache 的块容量。
设主存的块容量为Mb，区容量为Me，则直接映象方法的关系如图2-2-1 所示。
把主存按Cache 的大小分成区，一般主存容量为Cache 容量的整数倍，主存每一个分区内的块数与Cache 的总块数相等。
直接映象方式只能把主存各个区中相对块号相同的那些块映象到Cache 中同一块号的那个特定块中。
例如，主存的块0 只能映象到Cache 的块0 中，主存的块1 只能映象到Cache 的块1 中，同样，主存区1 中的块Cb（在区1 中的相对块号是0）也只能映象到 Cache 的块0 中。
根据上面给出的地址映象规则，整个Cache 地址与主存地址的低位部分是完全相同的。
直接映象方式的地址变换过程如图2-2-2 所示，主存地址中的块号B 与Cache 地址中的块号b 是完全相同的。
同样，主存地址中的块内地址W 与Cache 地址中的块内地址w 也是完全相同的，主存地址比Cache 地址长出来的部分称为区号E。
在程序执行过程中，当要访问 Cache 时，为了实现主存块号到Cache 块号的变换，需要有一个存放主存区号的小容量存储器，这个存储器的容量与Cache 的块数相等，字长为主存地址中区号E 的长度，另外再加一个有效位。
在主存地址到Cache 地址的变换过程中，首先用主存地址中的块号去访问区号存储器（按地址访问）。
把读出来的区号与主存地址中的区号E 进行比较，根据比较结果和与区号在同一存储字中的有效位情况作出处理。
如果区号比较结果相等，有效位为‘1’，则Cache 命中，表示要访问的那一块已经装入到Cache 中了，这时Cache 地址（与主存地址的低位部分完全相同）是正确的。
用这个Cache 地址去访问Cache，把读出来的数据送往CPU。
其他情况均为Cache没有命中，或称为Cache 失效，表示要访问的那个块还没有装入到Cache 中，这时，要用主存地址去访问主存储器，先把该地址所在的块读到Cache 中，然后CPU 从Cache 中读取该地址中的数据。
本实验要在CPLD 中实现Cache 及其地址变换逻辑（也叫Cache 控制器），采用直接相联地址变换，只考虑CPU 从Cache 读数据，不考虑CPU 从主存中读数据和写回数据的情况，Cache和CPU 以及存储器的关系如图2-2-3 所示。
Cache 控制器顶层模块如图2-2-4 所示，主存地址为A7…A0,共8 位，区号E 取3 位，这样Cache 地址还剩5 位，所以Cache 容量为32 个单元，块号B 取3 位，那么Cache 分为8 块，块内地址W 取2 位，则每块为4 个单元。
图2-2-4 中，WCT 为写Cache 块表信号，CLR 为系统总清零信号，A7…A0 为CPU 访问内存的地址，M 为Cache 失效信号，CA4…CA0 为Cache 地址，MD7…MD0 为主存送Cache 的数据，D7…D0 为Cache 送CPU 数据，T2 为系统时钟，RD 为CPU 访问内存读信号，LA1 和LA0 为块内地址。
在 QuartusII 软件中先实现一个8 位的存储单元（见例程中的MemCell.bdf），然后用这个8位的存储单元来构成一个32 X 8 位的Cache（见例程中的CacheMem.bdf）,这样就实现了Cache的存储体。
再实现一个4 位的存储单元（见例程中的TableCell.bdf），然后用这个4 位的存储单元来构成一个8 X 4 位的区表存储器，用来存放区号和有效位（见例程中的CacheTable.bdf）,在这个文件中，还实现了一个区号比较器，如果主存地址的区号 E 和区表中相应单元中的区号相等，且有效位为1，则Cache 命中，否则Cache 失效，标志为M，M 为0 时表示Cache 失效。
当Cache 命中时，就将Cache 存储体中相应单元的数据送往CPU，这个过程比较简单。
当Cache 失效时，就将主存中相应块中的数据读出写入Cache 中，这样Cache 控制器就要产生访问主存储器的地址和主存储器的读信号，由于每块占四个单元，所以需要连续访问四次主存，这就需要一个低地址发生器，即一个2 位计数器（见例程中的Counter.vhd），将低2 位和CPU 给出的高6 位地址组合起来，形成访问主存储器的地址。
M 就可以做为主存的读信号，这样，在时钟的控制下，就可以将主存中相应的块写入到Cache 的相应块中，最后再修改区表（见例程中的（CacheCtrl.bdf）。
四、实验步骤1、实验接线：2、实验步骤：(1)使用Quartus II 软件编辑实现相应的逻辑并进行编译，直到编译通过，Cache 控制器在EPM1270 芯片中对应的引脚如图2-2-5 所示，框外文字表示I/O 号，框内文字表示该引脚的含义（本实验例程见‘安装路径\Cpld \CacheCtrl\CacheCtrl.qpf’工程）(2) 关闭实验系统电源，按图2-2-6 连接实验电路，并检查无误，图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。
(3) 打开实验系统电源，将生成的POF 文件下载到EMP1270 中去，CPLD 单元介绍见实验1.2。
(4) 将时序与操作台单元的开关KK3 置为‘运行’档，CLR 信号由CON 单元的CLR 模拟给出，按动CON 单元的CLR 按钮，清空区表。
(5) 预先往主存写入数据：联机软件提供了机器程序下载功能，以代替手动读写主存，机器程序以指定的格式写入到以TXT 为后缀的文件中，机器指令的格式如下：如$P 1F 11，表示机器指令的地址为1FH，指令值为11H，本次实验只初始化00-0FH 共16个单元，初始数据如下，程序中分号‘；’为注释符，分号后面的内容在下载时将被忽略掉。
; //************************************** //; // //; // Cache 控制器实验指令文件 //; // //; // By TangDu CO.,LTD //; // //; //************************************** //; //***** Start Of Main Memory Data ****** //$P 00 11 ; 数据$P 01 22$P 02 33$P 03 44$P 04 55$P 05 66$P 06 77$P 07 88$P 08 99$P 09 AA$P 0A BB$P 0B CC$P 0C DD$P 0D EE$P 0E FF$P 0F 00; //****** End Of Main Memory Data ******* //用联机软件的“【转储】—【装载】”功能将该格式（*.TXT）文件装载入实验系统。
装入过程中，在软件的输出区的‘结果’栏会显示装载信息，如当前正在装载的是机器指令还是微指令，还剩多少条指令等。
(6) 联机软件在启动时会读取所有机器指令和微指令，在指令区显示，软件启动后，也可以选择菜单命令“【转储】—【刷新指令区】”读取下位机指令，并在指令区显示。
点击指令区的‘主存’TAB 按钮，两列数据中显示了主存的所有数据，第一列为主存地址，第二列为该地址中的数据。
对上面文件检查机器程序是否正确，如果不正确，则说明写入操作失败，应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的指令，单击需修改单元的数据，此时该单元变为编辑框，输入2 位数据并回车，编辑框消失，写入数据以红色显示。
(7) CPU 访问主存地址由CON 单元的SD17…SD10 模拟给出，如00000001。
CPU 访问主存的读信号由CON 单元的K7 模拟给出，置K7 为低，可以观察到CPLD 单元上的L8 指示灯亮，L0…L7 指示灯灭，表示Cache 失效。
此时按动KK 按钮四次，注意CPU 内总线上指示灯的变化情况，地址会依次加一，数据总线上显示的是当前主存数据，按动四次KK 按钮后，L8 指示灯变灭，L0…L7 上显示的值即为Cache 送往CPU 的数据。
(8) 重新给出主存访问地址，如00000011，L8 指示灯变灭，表示Cache 命中，说明第0 块数据已写入Cache。
(9) 记住01H 单元的数据，然后通过联机软件，修改01H 单元的数据，重新给出主存访问地址00000001，再次观察L0-L7 指示灯表示的值是01H 单元修改前的值，说明送往CPU 的数据是由Cache 给出的。
(10) 重新给出大于03H 地址，体会Cache 控制器的工作过程。
五、实验结果与讨论实验结果符合预期效果。