多位寄存器加法输入输出等实验计算机指令设计
带进位运算指令的实现
带进位运算指令的实现1 实验题目基本模型机的设计--------带进位运算指令的实现2 实验目的及原理2.1 实验目的通过对一个简单计算机的设计，对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解，加深对理论课程的理解。
熟悉HKCPT操作平台，并通过使用软件HKCPT，了解程序编译、加载的过程。
同时，培养动手能力，独立解决问题的能力。
2.2 实验原理在各个模块试验中，各模块的控制信号都由试验者手动模拟产生。
而在真正的试验系统中，模型机的运行是在微程序的控制下进行的，可以实现特定指令的功能。
在本试验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
3 模型机的逻辑框图下图中包括运算器、存储器、微控器、输入设备、输出设备以及寄存器。
这些部件的动作控制信号都有微控器根据微指令产生。
需要特别说明的是由机器指令构成的程序存放在存储器中，而每条机器指令对应的微程序存储在微控器中的存储器中。
4设计指令系统，并分析指令格式由于实验平台内采用的是8位数据总线和8位地址总线方式，在设计指令系统时，应考虑有哪几种类型的指令，哪几种寻址方式和编码方式。
4.1指令类型①算术/逻辑运算类指令：例如，加法、减法、取反、逻辑运算：ADD A, Ri , SUB A, Ri②移位操作类指令：例如，带进位或不带进位的移位指令：RRC A, RR A③数据传输类指令：例如，CPU内部寄存器之间数据传递：MOV A, Ri , MOV Ri,A④程序跳转指令：跳转指令分为无条件跳转和有条件跳转指令。
JMP addrJZ addr⑤存储器操作类指令：存储器读/写指令。
例如，LDA addr4.2指令格式分析Intel 8086/8088指令字较短，所以指令采用变长指令字结构。
指令格式包括单指令、双字长指令、三字长指令等多种。
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。
西安交通大学计算机组成原理实验报告
西安交通大学计算机组成原理实验报告姓名：***班级：物联网**学号：实验一存储器的访问与实现一、实验目的1、理解计算机主存储器的分类及作用；2、掌握ROM、RAM的读写方法。
二、实验原理存储器按存取方式分，可分为随机存储器和顺序存储器。
如果存储器中的任何存储单元的内容都可随机存取，称为随机存储器，计算机中的主存储器都是随机存储器。
如果存储器只能按某种顺序存取，则称为顺序存储器，磁带是顺序存储器，磁盘是半顺序存储器，它们的特点是存储容量大，存取速度慢，一般作为外部存储器使用。
如果按存储器的读写功能分，有些存储器的内容是固定不变的，即只能读出不能写入，这种存储器称为只读存储器（ROM）；既能读出又能写入的存储器，称为随机读写存储器（RAM）。
实际上真正的ROM基本上不用了，用的是光可擦除可编程的ROM（EPROM）和电可擦除可编程的ROM（EEPROM）。
EEPROM用的越来越多，有取代EPROM之势，比如容量很大的闪存（FLASH）现在用的就很广泛，常说的U盘就是用FLASH做的。
按信息的可保存性分，存储器可分为非永久性记忆存储器和永久性记忆存储器。
ROM、EPROM、EEPROM都是永久记忆存储器，它们断电后存储内容可保存。
RAM则是非永久性记忆存储器，断电后存储器中存储的内容丢失。
随机读写存储器类型随机存储器按其元件的类型来分，有双极存储器和MOS存储器两类。
在存取速度和价格两方面，双极存储器比MOS存储器高，故双极存储器主要用于高速的小容量存储体系。
在MOS存储器中，根据存储信息机构的原理不同，又分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
静态随机存储器采用双稳态触发器来保存信息，只要不断电，信息就不会丢失；动态随机存储器利用记忆电容来保存信息，使用时只有不断地给电容充电才能使信息保持。
静态随机存储器的集成度较低，功耗也较大；动态随机存储器的集成度较高，功耗低。
现在计算机中，内存容量较大，常由动态随机存储器构成。
CPU实验报告范文
CPU实验报告范文一、实验目的本次实验的目的是设计和实现一个简单的中央处理器（CPU），通过实践掌握CPU的基本工作原理和实现方法。
二、实验原理1.CPU的基本概念中央处理器（CPU）是计算机的核心部件，负责执行计算机指令和控制计算机的操作。
它由运算器、控制器和寄存器组成。
运算器负责执行算术和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法等。
控制器负责指挥CPU的工作，通过控制总线实现对内存和其他外部设备的访问。
寄存器是CPU内部的存储器，用于暂时存放指令、数据和中间结果。
2.CPU的实现方法CPU的实现采用组合逻辑电路和时序逻辑电路相结合的方法。
组合逻辑电路是由逻辑门构成的电路，它的输入只依赖于当前时刻的输入信号，输出也只与当前时刻的输入信号有关。
而时序逻辑电路则包含存储元件，其输出不仅与当前时刻的输入信号有关，还与之前的输入信号有关。
CPU的实现过程主要包括以下步骤：（1）设计指令集：确定CPU支持的指令集，包括指令的格式和操作码。
（2）设计控制器：根据指令集设计控制器，确定各个指令的执行过程和控制信号。
（3）设计运算器：根据指令集设计运算器，确定支持的算术和逻辑运算。
（4）设计寄存器：确定需要的寄存器数量和位数，设计寄存器的输入输出和工作方式。
3.实验环境和工具本次实验使用的环境和工具如下：（1）硬件环境：计算机、开发板、示波器等。
（2）软件环境：Win10操作系统、Vivado开发工具等。
三、实验步骤1.设计指令集根据实验要求，我们设计了一个简单的指令集，包括加法、减法、逻辑与、逻辑或和移位指令。
每个指令有特定的操作码和操作数。
2.设计控制器根据指令集设计了一个控制器。
控制器根据指令的操作码产生相应的控制信号，控制CPU内部寄存器、运算器和总线的操作。
3.设计运算器根据指令集设计了一个运算器。
运算器包括加法器、减法器、与门和或门等。
它通过输入的操作数和控制信号完成相应的运算操作。
4.设计寄存器根据实验需求确定了所需的寄存器数量和位数。
实验4一条指令执行过程实验报告范文一指令的执行步骤
实验4一条指令执行过程实验报告范文一指令的执行步骤学号姓名班级：实验时间：年月日实验报告表4-1一条指令执行过程记录表步骤1用户指定两个加数加数1，加数2PC中存储的指令地址RAM中对应指令地址中的指令编码RAM中加数一的编码与内存地址RAM中加数一的编码与内存地址步骤2取指令CPU使用哪根总线将PC中的内存地址送至RAM？RAM将CPU传来的指令地址存储在哪里？MAR中存放的是什么？具体的二进制编码是什么？MAR中二进制编码对应的内存地址是什么？该内存地址中存放了什么数据？该数据放在哪个寄存器中？PC被访问后其中的内容发生了什么变化？为什么？RAM将MDR中的数据通过哪条总线传送给力CPU？CPU将RAM传来的指令存放在哪里？IR中存放的指令二进制编码是什么？步骤3指令译码IR中的操作码和两个操作数的内存地址分别是什么？（请分别用用六位二进制数和四位十六进制表示）译码在哪里进行？并通过哪组总线把该操作传递给RAM？步骤4取数据CPU通过哪组总线传送地址？RAM将这个地址存放在哪里？RAM把第一个操作数存放在哪个寄存器上，通过哪组总线传送给CPU？CPU把取到的第一个操作数存放在哪里？步骤5加法计算CPU把两个加数放入哪里进行加法运算？当两个加数相加结束后，CPU把相加结果存放在哪里？实验小结：在本次实验中，你有哪些收获？遇到哪些问题？这些问题是否已经解决？如果已经解决了，请说说你是如何解决的。
也可谈谈你的其它想法。
1）PC的功能是什么？它的第一数据是从哪里得到的2）ALU是什么部件？它的功能是什么？3）MAR是什么寄存器？4）MDR是什么寄存器？它和内存有什么区别？5）IR是什么寄存器，它的作用是什么答：1）用来存放下一条指令的地址的，当执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为取指令。
与此同时PC中的地址或者自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。
计算机组成原理实验补充实验指导-实验1、2
实验一、实验箱介绍与DEBUG简单使用一、实验目的1）了解实验箱的构成2）掌握模型机的结构框图3）学会DEBUG的简单使用二、实验内容1.实验箱介绍图1-1 计算机组成原理实验箱图1-1给出了实验箱的结构图，构成部分均在实验箱的印刷电路板上标注，如：ALU Uint（算逻单元）、Input Device Unit（输入单元）、Switch Unit（控制开关单元）、Bus Unit（总线单元）……,同学们要结合计算机的组成原理，确定运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等在实验箱中的位置。
2.模型机的框图图1-2 模型机框图图1-2给出了计算机模型机的框图，同学们在做实验时，要体会实验中数据的流向，以便对整机有一个完整的认识。
3.DEBUG的简单使用DEBUG须在DOS环境下运行。
具体操作可以在Windows操作系统的“开始”菜单的“运行”对话框中输入“CMD”（命令command）如图1-3所示。
图1-3 Windows的运行窗口Windows的“DOS”模式，如图1-4所示。
图1-4 Windows下的“DOS”模式输入命令DEBUG(调试)，见图1-5.图1-5 DEBUG调试窗口DEBUG命令是在“-”下，由键盘键入的。
每条命令以单字母命令符开头，然后是命令的操作参数，操作参数与命令符之间用空格隔开，操作参数与操作参数之间用空格或逗号隔开，命令的结束符是回车键。
命令及参数的输入可以是大小写的结合。
Ctrl+Break键可中止命令的执行。
Ctrl+Num Lock键可暂停屏幕卷动，按任一键继续。
所用数均为十六进制数，不用加H。
有关DEBUG中的D(显示)、R(寄存器)、U(反汇编)、G(执行)和Q(退出)等命令已在前面讲过了。
下面介绍本实验用到的DEBUG的命令：（1）A-汇编，用于输入汇编语言源程序（2）g-运行，运行用A命令编写的汇编语言程序（3）e-编辑，用于修改计算机内存中存储单位的数据（4）d-显示，用于显示计算机内存中存储单位的数据（5）q-退出，用于退出DEBUG的状态，到DOS提示符下。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计11.整机逻辑框图设计12.指令系统的设计23．微操作控制部件的设计54．设计组装实验计算机接线表135．编写调试程序14二．实验计算机的组装14三．实验计算机的调试151.调试前准备152.程序调试过程163.程序调试结果164.出错和故障分析16四．心得体会17五．参考文献17题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0LR1LR2寄存器AxBxCxR0-GR1-GR2-G数据总线（D_BUS）ALU-GALUMCNS3S2S1S0暂存器LT1暂存器LT2LDR1LDR2移位寄存器MS1S0G-299输入设备DIJ-G微控器脉冲源及时序指令寄存器LDIR图中所有控制信号LPCPC-G程序计数器LOADLAR地址寄存器存储器6116CEWE输出设备D-GW/RCPU图1整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。
除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。
存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。
计算机指令集的设计与实现
计算机指令集的设计与实现计算机指令集是计算机体系结构的基础，它决定了计算机的功能和性能。
指令集的设计和实现是计算机领域的重要研究方向之一，本文将从指令集的定义、设计原则、实现方法等方面进行探讨。
一、指令集的定义指令集是计算机硬件和软件之间的接口，用于描述可供处理器执行的指令集合。
指令集的种类和数量决定了计算机处理器的功能和性能。
指令集通常分为两类：精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC），其中RISC指令集通常包含少于100条指令，每条指令执行时间相等，操作数寄存器数较多；而CISC指令集通常包含几百条指令，每条指令执行时间不同，操作数寄存器数较少。
二、指令集的设计原则指令集的设计原则是在保证功能的同时提高处理器的性能。
具体原则如下：1.指令集应具有良好的可扩展性和兼容性。
指令集应该能够方便地进行扩展和升级，并能够与其他计算机系统兼容。
2.指令集应该尽量简单化，避免过度复杂。
指令集设计应该遵循KISS原则，即 Keep It Simple, Stupid!3.指令集应该尽可能地使用通用指令，避免多余的指令。
通用指令可以减少指令数量，方便优化编译器。
4.指令集应该尽量减少访存操作，避免瓶颈。
访存操作通常是计算机指令中时间最长的操作，因此需要尽可能减少。
5.指令集应该尽量提高执行效率，避免额外的指令开销。
例如，可采用流水线、多发射等技术提高指令执行效率。
三、指令集的实现方法指令集的实现方法包括微程序控制方式、硬布线控制方式和直接执行控制方式。
1.微程序控制方式微程序控制方式将指令集的每条指令分解成一系列微操作，并将其编写成微程序。
每个微操作对应一段微指令，通过微指令控制硬件的执行。
微程序控制方式具有灵活性好、可扩展性高、易于实现等优点，但微程序存储器容易成为瓶颈。
2.硬布线控制方式硬布线控制方式将指令集的每个指令都对应于一个硬件逻辑电路。
指令集中的每个指令可以直接控制硬件执行。
硬布线控制方式具有快速、效率高等优点，但不易扩展和维护。
寄存器组的设计与实现
寄存器组的设计与实现寄存器组是计算机中的重要组成部分，用于存储和操作数据。
设计和实现一个合适的寄存器组对计算机的性能和功能起着至关重要的作用。
下面将详细介绍寄存器组的设计与实现。
首先，寄存器组的设计应满足以下几个关键要求：1.容量大小：寄存器组的容量应根据计算机的需求来确定，通常以位为单位进行衡量。
较大的容量可以提高计算机的运算能力，但也会增加成本和功耗。
2.位宽度：位宽度指寄存器组中每个寄存器可以存储的位数。
根据计算机的需求，可以选择不同的位宽度，常见的有8位、16位、32位和64位。
较大的位宽度可以提高数据处理速度，但也会增加硬件的复杂性。
3.读写速度：寄存器组应具有足够快的读和写速度，以确保数据的实时性和准确性。
这取决于寄存器组的存储器技术和访问方式。
接下来是寄存器组的实现方式。
常见的寄存器组实现方式有以下几种：1.存储在寄存器文件中：寄存器文件是一种硬件电路，用于存储和操作寄存器。
寄存器文件可以使用静态随机存取存储器（SRAM）或动态随机存取存储器（DRAM）来实现。
它包含多个寄存器，并且可以同时读取和写入多个寄存器。
2.分段寄存器组：在一些计算机架构中，寄存器组被划分为多个段，每个段用于存储不同类型的数据，例如程序计数器、指令寄存器、数据寄存器等。
这种分段寄存器组可以提高计算机的性能和功能。
3.流水线寄存器组：流水线是一种计算机指令执行方式，其中指令被分为多个流水线级别，并依次在各级别上执行。
为了实现流水线执行，需要使用流水线寄存器组来存储每个级别的数据和状态。
流水线寄存器组能够提高计算机的指令执行速度和吞吐量。
此外，寄存器组的实现还要考虑以下几个方面：1.传输方式：寄存器组可以使用并行传输方式或串行传输方式进行数据的读写。
并行传输方式可以提高数据传输速度，但需要更多的硬件资源。
串行传输方式可以减少硬件成本，但速度较慢。
2.控制逻辑：寄存器组的读写操作需要通过控制逻辑进行控制。
控制逻辑可以使用组合逻辑电路或时序逻辑电路来实现。
计算机组成原理实验指导书-CPTH
DJ-CPTH计算机组成原理实验系统实验指导阜阳师范学院计算机与信息学院2008年3月目录目录 (1)实验一认识实验装置 (2)实验二寄存器实验 (10)实验三运算器实验 (18)实验四数据输出和移位实验 (22)实验五存储器实验 (26)实验六uPC和PC 实验 (32)实验七微程序存储器uM实验 (37)实验八模型机综合实验一 (39)实验九模型机综合实验二 (46)实验十微程序设计实验 (55)实验十一扩展实验 (60)附录1：CPTH 集成开发环境使用 (63)附录2：指令/微指令表(insfile1.mic) (68)附录3：实验用芯片介绍 (79)实验一认识实验装置实验目的：了解实验仪的特点及组成；掌握实验仪键盘的使用。
实验器材：DJ-CPTH实验仪实验要求：1、认真填写预习报告，包括对实验仪器组成的理解、实验操作步骤等。
2、实验之后写出实验报告，包括实验过程中遇到的问题，解决方法，实验后的心得体会及对该次实验的建议与意见。
实验原理及步骤：一、DJ-CPTH特点1、采用总线结构总线结构的计算机具有结构清晰，扩展方便等优点。
DJ-CPTH实验系统使用三组总线即地址总线ABUS、数据总线DBUS、指令总线IBUS和控制信号，CPU、主存、外设和管理单片机等部件之间通过外部数据总线传输，CPU内部则通过内部数据总线传输信息。
各部件之间，通过三态缓冲器作接口连接，这样一方面增强总线驱动能力，另一方面在模型机停机时，三态门输出浮空，能保证不管模型机的CPU工作是否正常，管理单片机总能读/写主存或控存。
2、计算机功能模块化设计DJ-CPTH为实验者提供运算器模块ALU，众多寄存器模块（A，W，IA ，ST，MAR，R0…R3等），程序计数器模块PC，指令部件模块IR，主存模块EM，微程序控制模块〈控存〉uM，微地址计数器模块UPC，组合逻辑控制模块及I/O等控制模块。
各模块间的电源线、地线、地址总线和数据总线等已分别连通，模块内各芯片间数据通路也已连好，各模块的控制信号及必要的输出信号已被引出到主板插孔，供实验者按自己的设计进行连接。
计算机组成原理实验报告说明
实验一运算器组成实验一、实验目的1、掌握运算器的组成及工作原理；2、了解4位函数运算器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术和逻辑操作的具体实现过程；3、验证带进位控制的运算器功能。
二、实验设备1、EL-JY系列计算机组成及系统结构实验系统一套2、排线若干。
三、工作原理：算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并／串形式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。
四、实验内容：验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。
五、实验步骤1、按照实验指导说明书连接硬件系统；2、启动实验软件，打开实验课题菜单，选中实验课题打开实验课题参数对话窗口：1)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr1"，数据送入暂存器1；2)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr2"，数据送入暂存器2；3)、在S3...Ar上输入有效数据组合，按"ALU功能选择端"，运算器按规定进行运算，运算结果送入数据缓冲器；4)、按"ALU_G"，运算结果送入数据总线。
5)、执行完后，按"回放"，可对已执行的过程回看。
6)、回放结束后，按"继续"（继续按钮在点击回放后出现），进行下次数据输入。
实验3 _汇编语言程序设计
实验三：16位机的汇编语言程序设计一实验目的(1) 熟悉监控命令A，D，E，G，R，T，U的使用；(2) 熟悉16位机的29条汇编指令，理解每条汇编指令执行的操作；(3) 能够利用仿真软件TEC2000Sim提供的29条汇编指令编写简单的汇编程序设计。
二实验设备PC电脑一台；需安装软件TEC2000Sim。
三实验准备指令格式、寻址方式和指令系统是讲解、设计和实现控制器部件的基础，但讲解起来枯燥抽象，要让学生真正对这部分教学内容有适度了解和切身体会，开展汇编语言程序设计的实验是必要的，实验不太难，又能提高学生的学习兴趣，有利于加深对指令及指令系统的理解，有利于掌握教学计算机的使用，为开展后续其他教学实验项目做好必要准备。
这项实验最好在16位字长的教学计算机上完成，也可以使用一个我们开发的、运行在PC机上的仿真软件TEC2000sim来进行。
实验内容包括学习教学机的监控程序的使用方法，即如何通过7个监控命令A、U、E、D、R、G、T操作和运行教学计算机。
A命令用于向计算机内输入汇编语言程序的源码，执行单个语句的汇编操作，并把汇编产生的指令代码程序保存到存储器的指定区域；U命令用于对已经保存在内存中的指令代码程序执行反汇编操作，反汇编的结果将被显示到仿真终端的屏幕上，供操作者检查看或修改。
E命令用于向计算机的存储器输入16进制的信息或修改某些存储单元的内容；D命令用于卸出计算机的存储器中的信息并依规定格式显示到仿真终端的屏幕上；R命令用于显示或修改通用寄存器的内容；G命令用于启动内存中的一个指令代码程序，启动后程序连续运行，运行结束后将返回到监控程序的断点，继续运行监控程序；T命令也用于启动内存中的一个指令代码程序，但会使程序处于单指令运行状态，即每发一次T命令只执行用户程序的一个语句，之后就自动回到监控程序的运行状态，使操作者可以跟踪程序的运行过程，随时检查程序的运行结果。
实验的重点内容是学习汇编语言程序设计。
计算机组成原理第一次试验运算器试验
本书提供了一系列计算机组成原理的实验教程，包括运算器实验、存储器实验、控制器 实验等，对于提高实践能力有很大的帮助。
THANKS
感谢观看
说明输入/输出设备的类型、接口和连接方式，以及如何通过这
些设备向运算器提供输入数据和获取输出数据。
电源
03
介绍电源的规格和接线方式，以及如何为运算器提供稳定的工
作电压。
注意事项
安全操作
在试验过程中，务必遵守安全 操作规程，如佩戴防静电手环
、避免短路和过载等。
设备保护
在连接和调试硬件时，应注意 保护设备免受静电、过压和过 流等损害。
03
self.registers[0] = a
关键代码展示
self.registers[1] = b
self.data_bus = self.registers[0] - self.registers[1] # 执行减法运算
关键代码展示
return self.data_bus
其他运算方法...
关键代码展示
运算器功能
运算器的主要功能是进行 算术运算和逻辑运算，包 括加减乘除、与或非等。
运算器组成
运算器通常由算术逻辑单 元（ALU）、寄存器、控 制逻辑等部分组成。
试验目的
掌握运算器的基本概念和组成原理。
通过实验验证运算器的功能和性能。
了解运算器的设计方法和实现过程。
试验背景
计算机组成原理是计算机科学与 技术专业的一门重要课程，旨在 让学生了解计算机的基本组成和
功能测试方案
设计测试用例
根据运算器的功能需求，设计一系列测试用例，包括基本的算术运算（加、减、乘、除）、逻辑 运算（与、或、非）以及移位运算等。
计组实验报告基础汇编语言程序设计实验
基础汇编语言程序设计实验【实验目的】1.了解教学计算机的指令格式、指令编码、选择的寻址方式和每一条指令的具体功能，为进一步学习运算器组成和控制器设计打好基础。
2.了解汇编语言的语句与机器语言的指令之间的对应关系，了解伪指令在汇编过程中的作用。
3.学习教学机监控程序的功能、监控命令的使用方法，体会软件系统在计算机组成中的地位和作用。
【实验内容】1.学习联机使用TH-UNION+教学实验系统和仿真终端软件PCEC.2.使用监控程序的R命令显示/修改寄存器内容、D命令显示存储器内容、E命令修改存储器内容。
3.使用A命令写一小段汇编程序，U命令反汇编刚输入的程序，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；【实验内容】1．用R命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容1）在命令行提示符状态下输入：R↙；显示寄存器的内容注：寄存器的内容在运行程序或执行命令后会发生变化。
2）在命令行提示符状态下输入：R R0↙；修改寄存器R0的内容，被修改的寄存器与所赋值之间可以无空格,也可有一个或数个空格2．用D命令显示存储器内容在命令行提示符状态下输入：D 2000↙3. 用E命令修改存储器内容在命令行提示符状态下输入：E 2000↙4．用D命令显示这几个单元的内容D 2000↙可以看到这六个地址单元的内容变为0000 1111 2222 3333 4444 5555。
5. 用A命令键入一段汇编源程序，主要是向累加器送入数据和进行运算，执行程序并观察运行结果。
1）在命令行提示符状态下输入：A 2000↙；表示该程序从2000H（内存RAM区的起始地址）地址开始2）用U命令反汇编刚输入的程序在命令行提示符状态下输入：U 2000↙在相应的地址会得到输入的指令及其操作码3）用G命令运行前面键入的源程序G 2000↙4）用P或T命令，单步执行这段程序，观察指令执行结果在命令行提示符状态下输入：T 2000↙<12020:MVRD R2,00OA2022:MVRD R0,00302024:OUT 802025:DEC R22026:JRZ 202E2027:PUSH R02028:IN 812029:SHR R0202A:JRNC 2028202B:POP R0202C:INC R0202D:JR 2024202E:RET202F：↙<2(2100) MVRD R2，001AMVRD R0，0041(2104) OUT 80DEC R2JRZ 210EPUSH R0（2108）IN 81SHR R0JRNC 2108POP R0INC R0JR 2104（210E）RET【实验结果】<1屏幕上输出'0'到'9'十个数字符<2屏幕上显示“A”~“Z”26个英文字母【实验过程中遇到的问题以及解决办法】在验证例3的实验时，输入语句“JC 2053”，执行时系统一直提示有错误，无法进行运算查表得知语句中没有JC ，只有JRC，所以修改语句即可解决。
计算机组成原理第3章-计算机指令和控制器-指令部分刘
A2 A2
A2
9
A3 A3
A3
15条二地址指令
3.1.2 指令的格式
3、扩展操作码技术—— 以指令字长16位为例
OP
A1
A2
A3
12位操作码
1111 1111
：
1111
1111 1111
1111
0000
A3
0001
A3
15条一地址指令
1110
A3
16位操作码 1111
1111
1111
1111
17
3.1.2 指令的格式
3、指令字长度（P119） 指令字长=操作码的位数+(操作数地址个数)*(操作数地 址码位数) 单字长指令——指令字长度等于机器字长度的指令 半字长指令、双字长指令、三/四字长指令、可变字长 等
4、简单指令系统的具体指令格式 ① pentium机指令 ② 嵌入式系统ARM机指令 ③ 模型指令（P121例1、例2）
已被淘汰
400
788
35
基址/变址寻址
指定一个寄存器R,其存放基址/变址,R被称为基址/变址 寄存器。
EA=（R）
MOV AX, [SI]
SI,DI 都称为变址寄存器
Mov AX，[BX]
BX是基址寄存器 内存
OP X
R
300 400
R 300
400
788
36
相对寻址
相对寻址是基址寻址的一 种变通，由程序计数器 PC提供基准地址，即
存储器地址名称：物理地址←→逻辑地址 物理地址——内存中实际地址 逻辑地址——在指令中表现形式 逻辑地址＝段地址：偏移地址(8086CPU)
有效地址 EA＝(R)+A
TD-CMA新一代计算机组成原理实验箱、计算机系统结构实验箱
西安唐都科教仪器公司 系列教学实验系统TD-CMA新一代计算机组成原理与系统结构教学实验系统TD-CMA计算机组成原理与系统结构教学实验系统是西安唐都科教仪器公司推出的新一代计算机组成原理与系统结构教学的实验设备，是按照计算机组成原理最新教学大纲和考研要求精心研发设计的，使得计算机组成原理及计算机系统结构课程变得好教好学，是国内计算机教学领域的旗帜性产品，深得广大高校计算机专业师生的喜爱。
对于以往各种产品来说，TD-CMA系统具有更为独特的优点：1．采用了更为先进的计算机部件电路单元，以及更为先进的计算机整机结构设计，可使学生对计算机组成的完整结构和工作原理具有全面和清晰的认识。
2．为计算机各组成部件和多种结构的模型机实验都配有数据通路图实时图形调试界面，并都具有单拍、单周期、连续等调试功能，使原来难教难学的教学内容变得非常容易理解和掌握；通路图的调试过程还具有保存和回放功能，因而具有更为优秀的教学效果。
3．更为灵活、更为实用的时序发生电路和本地操作台设计，使实验平台更易于使用。
4．先进和完善的系统监测和保护电路设计，使系统耐用易维护，保证教学顺利开展。
一、系统的功能和特点1．完整丰富的教学实验内容，确保实验室建设的先进性在计算机组成原理方面提供了运算器、控制器、存储器、系统总线及总线接口设计等各部件教学实验内容，还提供了简单模型机和复杂模型机的整机实验，以及输入、输出系统方面的实验，特别是提供了具有中断处理功能的模型计算机设计和具有DMA处理功能的模型计算机设计等实验，可使学生对计算机的结构和原理能有一个完整的认识和掌握。
在计算机系统结构方面，通过复杂指令模型机、精简指令模型机、重叠结构模型机和流水结构模型机的实验，可使学生学习并掌握当前各种先进计算机结构的原理及设计。
2．先进设计方法和开发工具采用VHDL语言、ALTREA公司最新MAXII系列CPLD器件和先进设计开发工具QUARTUS II来开展设计性的实验，具有更好的实用价值。
汇编语言课程设计报告——实现加减乘除四则运算的计算器
汇编语言课程设计报告( 2011 -- 2012 年度第 2 学期)实现加减乘除四则运算的计算器专业 计算机科学与技术 学生姓名班级学号指导教师完成日期目录目录错误!未定义书签。
1 概述错误!未定义书签。
设计目的错误!未定义书签。
设计内容错误!未定义书签。
2 系统需求分析错误!未定义书签。
系统目标错误!未定义书签。
主体功能错误!未定义书签。
开发环境错误!未定义书签。
3 系统概要设计错误!未定义书签。
系统的功能模块划分错误!未定义书签。
系统流程图错误!未定义书签。
4系统详细设计错误!未定义书签。
5 测试错误!未定义书签。
测试方案错误!未定义书签。
测试结果错误!未定义书签。
6 小结错误!未定义书签。
参考文献错误!未定义书签。
附录错误!未定义书签。
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实现加减乘除四则运算的计算器1 概述设计目的本课程设计是在学完教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的汇编语言课程基本知识，进一步掌握汇编语言程序设计方法，提高分析问题、解决问题的综合应用能力。
设计内容能实现加、减、乘、除的计算；该程序接受的是16进制数；执行时，需要在文件名后直接跟上计算表达式，如在命令提示符下执行结果如下：c:\tasm>js 3+252 系统需求分析系统目标本次汇编语言课程设计的最终目的是要实现一个简单加减乘除四则运算的计算器，要求编写一个程序，每运行一次可执行程序，可以实现数的加减乘除四则运算。
比如，十进制数的加减乘除四则运算。
我们曾经学习过两个具体数字进行加减法运算，但是对于简单计算器用汇编语言实现难点在于这两个要做运算的数是未知的，是由自己调用中断输入到屏幕上并要用程序存储起来的数，然后才能对这两个数进行运算，而且做的是加法运算、减法运算乘法运算还是除法运算也未可知，为此我们还要判断用户所输入的运算是四则运算中的哪一个运算。
此外，运算过程中的进位或是借位，选择用什么样的方式进行输出，如何实现清屏等也是要解决的问题。
计算机组成原理微程序控制器实验报告
计算机组成原理实验报告三：微程序控制器实验2011-05-06 01:00:09|分类：实验报告| 标签：实验微程序字段微指令信号|字号大中小订阅实验三：微程序控制器实验一、实验目的与要求：实验目的：1、掌握时序产生器的原理和具体操作。
2、掌握微程序控制器的功能、组成知识。
3、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。
要求：做好实验预习，掌握进位控制运算器的原理。
实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体分析内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验任务，即使基本做对了，也很难说学懂了些什么重要教学内容。
二、实验方案：【1】、连接好实验线路，检查无误后接通电源。
【2】、编程：（1）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。
如果不同在将开关置于PROM编程状态，重新执行编程步骤；（5）重复（3）、（4）步骤将每一条微指令从E2PROM2816中读出。
计算机指令
计算机指令计算机指令是计算机与人类沟通的一种方式。
指令是指计算机需要执行的任务或操作，是计算机程序中执行的基本单位。
指令有两种类型：机器指令和汇编指令。
机器指令是二进制数字的代码，是计算机直接识别和执行的；汇编指令是一种更容易阅读和编写的指令，是将机器指令转换为具有易于理解的符号表示的指令。
计算机指令有多种类型，包括算术指令、逻辑指令、数据传输指令、控制指令等，每种类型指令都有不同的操作。
算术指令是用来执行数学运算的指令，包括加、减、乘、除等。
例如，加法指令把存储在两个寄存器中的数相加并将结果存储在一个寄存器中。
逻辑指令是用来执行逻辑运算的指令，包括与、或、非、异或等。
例如，与指令把两个寄存器中的数进行逻辑与运算，并将结果存储在一个寄存器中。
数据传输指令是用来传输数据的指令，包括装载、存储、传输等。
例如，装载指令将一个内存单元中的数据传输到一个寄存器中，存储指令将一个寄存器中的数据存储到一个内存单元中。
控制指令是用来控制程序流程的指令，包括分支、跳转等。
例如，分支指令根据条件判断跳转到一个指定的程序段中执行。
计算机指令的执行是由计算机中的控制单元和运算器共同完成的。
控制单元根据指令的编码决定执行的操作，并控制运算器中的各个部件进行计算。
微指令是计算机指令的基本组成单位，是计算机中控制单元执行指令所需的微操作。
每个微指令都包含针脚信号、微操作码等信息。
汇编指令是指汇编语言程序中的基本单位，是用语言符号代替机器指令写出的指令，可读性更强。
汇编程序需要通过汇编器将汇编指令转换为机器指令才能被计算机执行。
在编程中，使用计算机指令可实现各种复杂的计算和操作。
计算机指令不仅可以用在单片机、嵌入式软件开发等领域，还可以用在操作系统、数据库等大型软件的开发中。
总之，计算机指令是计算机程序中的基本单位，是实现各种计算和操作的基础。
学习和掌握计算机指令对于计算机科学专业的学生来说具有重要的意义。
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评
语 组长签字：
成绩
日期
2016 年 7 月课程设计专用纸
№.3
课程设计任务书
学 院 信息科学与工程学院 专 业 班级学号
多寄存器加法\输入输出等指令实验计算机设计（第 6 组）
计算机科学与技术
学生姓名 课程设计题目
实践教学要求与任务:
利用 EL-JY-II 型计算机组成原理实验仪提供的硬件资源，通过设计（包括整机结 构设计、指令设计、微程序设计、微指令设计、调试程序设计等） 、组装、调试三个步 骤完成一台微程序控制的复杂实验计算机的设计。具体要求如下： 1、 掌握实验计算机的整机结构。熟悉实验计算机的组装和调试方法。 2、 设计如下几条机器指令的格式，指令格式可以采用单字长或双字长设计。 算术加法运算指令：ADD rs，rd （功能 rs + rd -> rd） 输入输出指令：IN #DATA，rd （功能 DATA -> rd） OUT Ri （功能 Ri 的值 -> LED 输出） 转移指令： JMP ADDR （功能 ADDR -> PC） 3、 设计微指令的格式, 编写上述每条机器指令所对应的微程序，并上机调试。 4、通过如下程序的编写调试，验收机器指令、微指令、微程序的设计结果。 IN #data，R0 IN #data，R2 ADD R0，R2 OUT R2 JMP 00H
沈阳理工大学课程设计专用纸
№.1
EL-JY-II 型计算机组成原理实验系统
实 验 指 导 书
(第二版)
北京精仪达盛科技有限公司
沈阳理工大学
沈阳理工大学课程设计专用纸
№.2
成 绩 评 定 表
学生姓名 专 业 班级学号 计算机科学 课程设计题目 与技术 多位寄存器加法/ 输入输出等实验 计算机指令设计
工作计划与进度安排:
第 19 周：实验室组装与调试,调试，验收，答辩，编写课程设计报告。
指导教师：
专业负责人：
学院教学副院长：
2016 年 6 月
日
2016 年 6 月
日
2016 年 6 月
日
沈阳理工大学
沈阳理工大学课程设计专用纸
№.4
目录
目录 ................................................................................4 1.实验计算机的设计 ......................................................................................................................................5 1.1 设计整机逻辑框图并画出逻辑框图................................................................................................5 1.2 指令系统的设计 ...............................................................................................................................7 1.2.1 数据格式 ................................................................................................................................7 1.2.2 指令格式 ................................................................................................................................7 1.2.3 指令系统 ................................................................................................................................8 1.3 微指令编码的格式设计....................................................................................................................9 1.4 设计指令的执行流程，画出微程序流程图 ..................................................................................11 1.5 确定微程序控制方式.....................................................................................................................13 1.5.1 微程序入口地址形成方法...................................................................................................13 1.5.2 微程序顺序控制方法...........................................................................................................13 1.6 微程序编码 .....................................................................................................................................14 2.实验计算机的组装 ....................................................................................................................................17 2.1 实验计算机的设计（各种芯片管脚和功能图在附录中列出） ..................................................17 2.2 实验计算机的组装 .........................................................................................................................17 3.实验计算机的调试 ....................................................................................................................................21 3.1 调试前的准备 .................................................................................................................................21 3.1.1 按照实验指导说明书连接硬件系统...........................................................................................21 3.1.2 启动实验软件，打开实验课题菜单，选中实验课题打开实验课题参数对话窗口 ...............21 3.2 调试步骤和调试结果......................................................................................................................21 3.3 结果分析 ........................................................................................................................................22 3.4 设计和调试中遇到的问题和体会.................................................................................................24 3.4.1 出错 .....................................................................................................................................24 3.4.2 体会 .....................................................................................................................................24 4.附录 ............................................................................................................................................................25 4.1 各种芯片管脚和功能图..................................................................................................................25 参考文献 .......................................................................................................................................................29