计算机组成原理实验报告(系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验)

重庆理工大学《计算机组成原理》实验报告学号 __***********____姓名 __张致远_________专业 __软件工程_______学院 _计算机科学与工程二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告一、实验名称基本运算器实验二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109三、实验目的1．了解运算器的组成结构。

2．掌握运算器的工作原理。

四、实验原理：两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。

右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。

低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位。

低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出到外部。

两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。

为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。

要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。

当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。

为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。

若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。

否则输出高阻态。

数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。

其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。

总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。

控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。

由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。

《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。

它是运算器的核心。

可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。

两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。

进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。

触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。

QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。

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
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。

计算机组成原理实验报告实验⼀静态随机存取存贮器实验⼀.实验⽬的了解静态随机存取存贮器的⼯作原理；掌握读写存贮器的⽅法。

⼆.实验内容实验仪的存贮器MEM单元选⽤⼀⽚静态存贮器6116（2K×8bit）存放程序和数据。

CE：⽚选信号线，低电平有效，实验仪已将该管脚接地。

OE：读信号线，低电平有效。

WE：写信号线，低电平有效。

A0..A10: 地址信号线。

I/O0..I/O7:数据信号线。

SRAM6116存贮器挂在CPU的总线上，CPU通过读写控制逻辑，控制MEM的读写。

实验中的读写控制逻辑如下图：读写控制逻辑M_nI/O⽤来选择对MEM还是I/O读写，M_nI/O = 1，选择存贮器MEM；M_nI/O = 0，选择I/O设备。

nRD = 0为读操作；nWR = 0为写操作。

对MEM、I/O的写脉冲宽度与T2⼀致；读脉冲宽度与T2+T3⼀致，T2、T3由CON单元提供。

存贮器实验原理图存贮器数据信号线与数据总线DBus相连；地址信号线与地址总线ABus相连，6116的⾼三位地址A10..A8接地，所以其实际容量为256字节。

数据总线DBus、地址总线ABus、控制总线CBus与扩展区单元相连，扩展区单元的数码管、发光⼆极管上显⽰对应的数据。

IN单元通过⼀⽚74HC245(三态门)，连接到内部数据总线iDBus上，分时提供地址、数据。

MAR由锁存器（74HC574，锁存写⼊的地址数据）、三态门（74HC245、控制锁存器中的地址数据是否输出到地址总线上）、8个发光⼆极管（显⽰锁存器中的地址数据）组成。

T2、T3由CON单元提供，按⼀次CON单元的uSTEP键，时序单元发出T1信号；按⼀次uSTEP键，时序单元发出T2信号；按⼀次uSTEP键，时序单元发出T3信号；再按⼀次uSTEP键，时序单元⼜发出T1信号，……按⼀次STEP键，相当于按了三次uSTEP键，依次发出T1、T2、T3信号。

其余信号由开关区单元的拨动开关模拟给出，其中M_nI/O应为⾼（即对MEM 读写操作）电平有效，nRD、nWR、wMAR、nMAROE、IN单元的nCS、nRD 都是低电平有效。

计算机组成原理实习报告本学期我们开设了计算机组成原理这门课, 主要学习计算机的主要部件以及这些部件组成的原理和如何运行。

除了平时的课堂学习, 我们还有实验课帮助我们更好的了解这门课程。

用于我们实验的机器是TEC-XP, 它是由清华大学计算机系和清华大学科教仪器厂联合研制的适用于计算机组成原理课程的实验系统, 主要用于计算机组成原理和数字电路等的硬件教学实验, 同时还支持监控程序、汇编语言程序设计、BASIC高级语言程序设计等软件方面的教学实验。

它的功能设计和实现技术, 都紧紧地围绕着对课程教学内容的覆盖程度和所能完成的教学实验项目的质量与水平来进行安排。

其突出特点是硬、软件基本配置比较完整, 能覆盖相关课程主要教学内容, 支持的教学实验项目多且水平高。

其组成和实现的功能如图1所示。

图1.硬件实现的实际计算机系统图一.微程序实验步骤1.接通教学机电源。

2.将教学机左下方的5个拨动开关置为11010（单步、手动置指令、微程序、联机、16 位）。

3.按一下“RESET”按键。

4.通过16 位的数据开关SWH、SWL置入指令操作码。

5.在单步方式下, 通过指示灯观察各类基本指令的微码。

(1) 选择基本指令的A组指令中的ADD指令, 观察其节拍流程1) 置拨动开关SW=00000000 00000001；（表示指令ADD R0, R1 ）2) 按RESET按键；指示灯Microp亮（只要选择微程序, 该灯在指令执行过程中一直亮）,其它灯全灭；3) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址和下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作0→PC.DI#=0）4) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0001, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作PC→AR、PC+1→PC）5) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示1110 0000, 微址指示灯显示0000 0010, 下址的指示灯全灭；（本拍完成公共操作MEM→IR）6) 以上三步为公共操作, 其它指令同；7) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0010 0000, 微址指示灯显示0000 0011, 下址的指示灯显示0000 0100；（本拍完成/MAP操作功能）8) 按START按键；指示灯CI3~0、SCC3~0显示0011 0000, 微址指示灯显示0000 0100, 下址的指示灯显示0011 0000 (本拍执行ADD指令, DR←DR+SR 操作)。

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。