计算机组成原理实验

成绩：计算机原理实验室实验报告

课程：计算机组成原理

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专业：网络工程

学号：*********

日期：2015年12月

太原工业学院计算机工程系

实验一：运算器实验

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）实现电路图：

1.设计并验证4位算数逻辑单元的功能

2.实现8位算数逻辑单元

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）（一）验证了基本要求,实现了设计并验证4位算数逻辑单元、实现输入输出锁存、实现8位算数逻辑单元的功能.

运行结果：图一

图二：

（二）思考问题：单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同

答：单总线结构：对这种结构的运算器来说，在同一时间内，只能有一个操作数放在单总线上。为了把两个操作数输入到ALU，需要分两次来做，而且还需要A，B两个缓冲寄存器。这种结构的主要缺点是操作速度较慢。虽然在这种结构中输入数据和操作结果需要三次串行的选通操作，但它并不会对每种指令都增加很多执行时间。只有在对全都是CPU寄存器中的两个操作数进行操作时，单总线结构的运算器才会造成一定的时间损失。但是由于它只控制一条总线，故控制电路比较简单。

双总线结构：在这种结构中，两个操作数同时加到ALU进行运算，只需一次操作控制，而且马上就可以得到运算结果。两条总线各自把其数据送至ALU的输入端因而

实验二：寄存器实验

实验三：输入输出实验

实验环境ISIS仿真软件实验日期2015.11 实现方法：

实验（1）

实验（2）

实验结果分析

实验四：微程序控制器实验

实验环境PC机＋Win7＋proteus仿真器实验日期2015.12一．实验内容

基本要求：

1.掌握微程序控制器工作原理

2设计并实现指令的微程序片段

二．理论分析或算法分析

程序查询方式是最简单、经济的I/O方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与CPU进行传送的数据信息；另一个是供进行传送的数据信息；另一个是供CPU查询的设备状态寄存器，这个寄存器由多个标志位组成，其中最重要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。当要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。当CPU得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行I/O传送。

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）

实验电路图

准备读取下一个数据：

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）过程分析：

在输入设备准备好数据时，发出一个选通信号KEY-BUS，将数据通过总线接收器74LS245送入总线，然后通过总线把数据传送到锁存器74LS373（图中的U2），同时将D触发器U3:B的Q输出端置为1（即灯READ_NEXT亮），表示接口中已经有数据（即准备就绪）。CPU要从外设输入数据时，先执行输入指令读取状态字，如READ_NEXT=1，再执行输入指令从锁存器中读取数据，同时把DE_C2D 置为1，表示可以准备从外设接收下一个数据；如果READ_NEXT=0；则踏步等待，直至READ_NEXT=1为止。

五．结论

通过本次实验，我掌握了程序查询的基本思想以及工作流程。通过仿真电路，虽然实验中遇到问题，但在老师和同学的帮助下，最终还是实现了程序查询方式的输入接口和输出接口的工作流程仿真，完成了本次实验。

实验五：微程序设计实验

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）（一）验证了基本要求,实现了设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的功能.

五．结论

完成了本次实验要求的设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的内容，并了解微程序执行过程，微程序即实现程序的一种手段，具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。在有微程序的系统中，CPU内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段。当CPU执行机器指令时，会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能。

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