计算机组成原理实验(NEW)

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。

实验一：数字逻辑——交通灯系统设计子实验1：7 段数码管驱动电路设计（1）理解利用真值表的方式设计电路的原理；（2）利用Logisim 真值表自动生成电路的功能，设计一个 7 段数码管显示驱动。

二、实验方案设计7 段数码管显示驱动的设计方案：（1）输入：4 位二进制（2）输出：7 段数码管 7 个输出控制信号（3）电路引脚：（4）实现功能：利用 7 段数码管显示 4 位二进制的 16 进制值（5）设计方法：由于该实验若直接进行硬件设计会比较复杂，而7 段数码管显示的真值表较容易掌握，所以我们选择由真值表自动生成电路的方法完成该实验。

先分析设计 7 段数码管显示驱动的真值表，再利用Logisim 中的“分析组合逻辑电路”功能，将真值表填入，自动生成电路。

（6）真值表的设计：由于是 4输入 7输出，真值表共有 16 行。

7输出对应 7个引脚，所以需要依次对照LED 灯的引脚顺序进行设计，如下图所示（注意LED 的引脚顺序）：三、实验步骤（1）在实验平台下载实验框架文件RGLED.circ；（2）在Logisim 中打开RGLED.circ 文件，选择数码管驱动子电路；（3）点击“工程”中的“分析组合逻辑电路”功能，先构建4输入和7输出，再在“真值表”中，将已设计好的真值表的所有数值仔细对照着填入表格中，确认无误后点击“生成电路”，自动生成的电路如下图所示：（4）将子电路封装为如下形式：（5）进行电路测试：·自动测试在数码管驱动测试子电路中进行测试；·平台评测自动测试结果满足实验要求后，再利用记事本打开RGLED.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到Educoder 平台代码区域，点击评测按钮进行测试。

四、实验结果测试与分析（1）自动测试的部分结果如下：（2）平台测试结果如下：综上，本实验测试结果为通过，无故障显示。

本实验的关键点在于：在设计时需要格外注重LED 灯的引脚顺序，保证0-9 数字显示的正确性，设计出正确的真值表。

计算机组成原理实验报告实验目的，通过本次实验，深入了解计算机组成原理的相关知识，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理。

实验一，逻辑门电路实验。

在本次实验中，我们学习了逻辑门电路的基本原理和实现方法。

逻辑门电路是计算机中最基本的组成部分，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算，如与门、或门、非门等。

在实验中，我们通过搭建逻辑门电路并进行实际操作，深入理解了逻辑门的工作原理和逻辑运算的实现过程。

实验二，寄存器和计数器实验。

在本次实验中，我们学习了寄存器和计数器的原理和应用。

寄存器是计算机中用于存储数据的重要部件，而计数器则用于实现计数功能。

通过实验操作，我们深入了解了寄存器和计数器的内部结构和工作原理，掌握了它们在计算机中的应用方法。

实验三，存储器实验。

在实验三中，我们学习了存储器的原理和分类，了解了不同类型的存储器在计算机中的作用和应用。

通过实验操作，我们进一步加深了对存储器的认识，掌握了存储器的读写操作和数据传输原理。

实验四，指令系统实验。

在本次实验中，我们学习了计算机的指令系统，了解了指令的格式和执行过程。

通过实验操作，我们掌握了指令的编写和执行方法，加深了对指令系统的理解和应用。

实验五，CPU实验。

在实验五中，我们深入了解了计算机的中央处理器（CPU）的工作原理和结构。

通过实验操作，我们学习了CPU的各个部件的功能和相互之间的协作关系，掌握了CPU的工作过程和运行原理。

实验六，总线实验。

在本次实验中，我们学习了计算机的总线结构和工作原理。

通过实验操作，我们了解了总线的分类和各种总线的功能，掌握了总线的数据传输方式和时序控制方法。

结论：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，掌握了计算机硬件的基本组成和工作原理。

通过实验操作，我们加深了对逻辑门电路、寄存器、计数器、存储器、指令系统、CPU和总线的理解，为进一步学习和研究计算机组成原理奠定了坚实的基础。

希望通过不断的实践和学习，能够更深入地理解和应用计算机组成原理的知识。

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。

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.实验连线连线信号孔接入孔作用有效电平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 通用寄存器的读出关闭写使能，令K18（RWR ）=1，按下流程分别读R0、R1、R2、R3。

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》实验一、实验的性质、任务和基本要求(一)本实验课的性质、任务《计算机组成原理》是计算机科学与技术、网络工程专业的核心专业基础课，本课程旨在培养学生对计算机系统的分析、设计能力，同时为后续专业课程的学习打下坚实的基础。

实验是巩固课堂教学质量必不可少的重要手段。

本实验课的任务是通过实验进一步加深对计算机各部件组成以及工作原理的掌握，培养学生计算机硬件动手能力。

（二）基本要求1、掌握运算器的基本组成和工作原理；2、掌握半导体存储器的工作原理与使用方法，掌握半导体存储器如何存储和读取数据；3、掌握微程序控制器的组成以及工作过程，掌握用单步方式执行一段微程序以及如何检查每一条微指令正确与否的方法；4、掌握数据传送通路工作原理；5、能够将运算器、微程序控制器和存储器三个部件连机，形成一个基本模型机系统。

同时，掌握机器指令与微指令的关系。

（三）实验学时分配表（表格说明）二、实验教学内容实验一运算器实验一、实验目的：（1）结合学过的有关运算器的基本知识，掌握运算器的基本组成、工作原理。

特别是了解算术逻辑运算单元ALU的工作原理；（2）验证多功能算术单元74181、74182的运算功能；（3）熟悉掌握本实验中运算器的数据传输通路。

二、实验要求（1）预习74181、74182的工作原理及逻辑关系；（2）测量数据要求准确；（3）写出实验报告。

三、实验内容1、实验原理实验中的运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。

运算器的输出经过一个三态门74LS245到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUS1~6中的任一个相连，内部数据总线通过LZD0~LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJ1~EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开关KD0~KD7，并经过一三态门74LS245直接连至外部数据总线EXD0~EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。

一、实验装置组成（一）硬件部分实验装置是为计算机组成原理的工作流程专门设计的。

它能够让学生通过手动和自动的操作弄清和掌握计算机工作的基本原理。

程序实验主要包括：数据传输程序各种运算程序控制转移程序数码转换程序(二)软件部分软件系统由编辑程序、编译程序、程序执行、调式程序几个部分组成，完成由源程序输入、语法分析排错、指令汇编、应用程序调试的全过程。

二、软件使用说明（一）界面说明软件系统采用集成化的窗口，各种软件功能分类设置在程序中，软件系统的主窗口界面如上图所示，现将界面各组成部位说明如下：1 ——寄存器在程序执行过程中，观察各寄存器的值2 ——存储器在程序执行过程中，观察各存储器的值3 ——信息显示当前指令对应的微程序4 ——编辑源程序从汇编状态或运行状态返回到编辑源程序状态5 ——汇编对编辑好的源程序进行汇编连接6 ——程序复位让程序指针指向程序的第一条指令7 ——运行运行已通过汇编连接的程序8 ——停止停止程序的运行9 ——单步单步运行程序（逐条指令执行）10 ——单拍单拍运行程序（逐条微指令执行）11 ——设置/取消断点设置/取消断点，调试程序时用12 ——连接/断开串行口连接/断开串行口，连通/断开程序和模型机通信13 ——源程序编辑区在该区域内编辑源程序14 ——寄存器/存储器显示区显示各寄存器/存储器的值15 ——微程序显示区显示当前指令对应的微程序（二）编辑程序编辑源程序采用文本的编辑方式，按照给定的模型机指令系统，用汇编语言格式编（三）汇编程序汇编程序先对源程序进行语法检查，排除源程序中的语法错误，再将源程序编译为机器码，在调试的窗口中显示指令行、机器码、助记符等信息。

（四）运行方式程序的运行有单拍、单步和连续执行三种方式。

单拍方式是逐条执行微程序中的微指令，屏幕显示信息（微指令、积存器和存储器状态）与实验板显示信息（微指令对应的数据流向以及相应的控制信号）互相配合，可以将单拍微指令执行的结果从不同角度显示出来，以便观察。

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。