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《计算机组成与结构》实验指导（学生用书）1.实验硬件环境简介2.运算器原理实验3.存储器工作原理实验4.简单模型机的设计与实现实验硬件环境简介一．系统构成TDN-CN计算机组成原理实验箱由八个功能模块单元构成，各功能模块的名称及包含的主要器件如表1-1所示。
表1-1TDN-CM系统构成电路名称主要电路内容运算器单元(ALUUNIT) 运算器、进位控制器、移位寄存器、寄存器堆、通道内部总线程序存储器单元(PRAMUNIT)RAM6116、地址寄存器、地址移位寄存器微控器单元(MCROCONTROLLERUNIT) 指令寄存器、指令译码器、微代码控制寄存器及其编程器、逻辅译码单元、时序电路逻辑信号测量单元两路逻辑信号PC示波器12131313131单片机控制单元（PC UNIT)控制单片机、RS-232C串口等I/O单元开关、显示灯、控制台(读写、启动、停机〉电源采用高效开关电源、输出为5V/2A、±12V/02A 系统操作器(选件〉24键键盘和8位LED显示、打印机接口二．系统主要元件配置系统中各主要功能单元所采用的器件如表1-2所示表1-2 实验板的主要元件配置名称器件型号数量运算器74LS181 2移位器74LS299 1通用寄存器74LS273 2 74LS274 3指令程序存储器SRAM6116 1 指令寄存器74LS273 1程序计数器74LS161 2时序发生器74LS175 1 74LS74 1启停控制器拨动开关 2微动开关 2 微程序控制存储器E2PROM2816 3微指令寄存器74LS273 2 74LS175 1微地址寄存器74LS74 3 编辑运行方式开三态开关 1信号源555 1 74LS123 1 电位器 2显示灯发光二极管8 机内电源|5V、±12V输出8 单片机89C51 1串行通讯接口MC1488 1 MC1489 1 9针插座 1实验用元件排线若干三．系统单元电路简介1．运算器单元（ALU UNIT）运算器电路单元由两部分组成：运算器单元（ALU UNIT）和寄存器堆单元（REG UNIT），运算器运算器电路单元位于实验板的左部，其中标有“ALU UNIT”。
2020智慧树，知到计算机组成原理与结构设计章节测试题完整答案第一章单元测试1、单选题：运算器的核心部件是______。
选项：A:数据总线B:算术逻辑运算部件C:数据选择器D:累加寄存器答案: 【算术逻辑运算部件】2、单选题：存储器主要用来______。
选项：A:存放程序B:存放微程序C:存放程序和数据D:存放数据答案: 【存放程序和数据】3、单选题：电子计算机的算术/逻辑单元、控制单元及主存储器合称为______。
选项：A:UPB:主机C:ALUD:CPU答案: 【主机】4、单选题：输入、输出装置以及外接的辅助存储器称为______。
选项：A:主机B:外围设备C:存储器D:操作系统答案: 【外围设备】5、单选题：用户与计算机通信的界面是______。
选项：A:应用程序B:外围设备C:文本处理D:CPU答案: 【外围设备】6、单选题：下列______不是输入设备。
选项：A:打印机B:画笔及图形板C:鼠标器D:键盘答案: 【打印机】7、单选题：一片1MB的磁盘能存储______的数据。
选项：A:109字节B:106字节C:220字节D:210字节答案: 【220字节】8、单选题：计算机硬件能直接执行的只能是_____。
选项：A:机器语言B:汇编语言C:机器语言和汇编语言D:符号语言答案: 【机器语言】9、单选题：一个节拍信号的宽度是指_____。
选项：A:时钟周期B:存储周期C:机器周期D:指令周期答案: 【时钟周期】10、单选题：32位的个人计算机，一个字节由______位组成。
选项：A:4B:16C:8D:32答案: 【8】11、判断题：微处理器可以用来做微型计算机的CPU。
选项：A:错B:对答案: 【错】12、判断题：决定计算机运算精度的主要技术指标是计算机的字长。
选项：A:错B:对答案: 【对】13、判断题：计算机总线用于传输控制信息、数据信息和地址信息的设施。
选项：A:错B:对答案: 【对】14、判断题：计算机系统软件是计算机系统的核心软件。
计算机组织与结构实验讲义（2014版）任国林编写东南大学计算机科学与工程学院计算机组织与结构课程实验是为巩固教学效果而设置的，学生可以通过这些实验掌握计算机部件的逻辑组成及其工作原理，熟悉数字电路芯片的使用方法，提高逻辑设计能力，为设计计算机模型机打下基础。
计算机组织与结构课程实验共有4个，分别是运算器组成实验、存储器组成实验、寄存器组成实验、CPU数据通路实验。
所有实验均基于EDA工具Quartus II进行设计和功能仿真，条件允许时基于FPGA芯片进行功能验证。
实验一运算器组成实验一、实验目的（1）熟悉加/减法器的功能及使用方法。
（2）掌握算术逻辑部件(ALU)的功能及其逻辑组成。
（3）加深对运算器工作原理的理解。
二、实验内容（1）掌握Quartus II的使用方法，能够进行数字电路的设计及仿真。
（2）验证Quartus II所提供加/减法器的功能及使用方法。
（3）设计具有加法、减法、逻辑与、逻辑非4种功能的ALU，并进行功能仿真/验证。
三、实验原理及方案运算器是计算机硬件对数据进行加工的重要部件，算术逻辑部件ALU是其核心，还包括存放操作数和运算结果的寄存器/锁存器、存放运算结果状态的触发器等器件。
根据给定控制信号的不同，运算器可以实现不同的运算功能。
为便于运算器组成设计有效进行，先介绍一下Quartus II的使用方法。
1、基于Quartus II的电路设计及仿真方法基于Quartus II，电路设计的主要过程包括：建立工程文件、编辑原理图文件、编译原理图文件，电路仿真的主要过程包括：编辑仿真波形文件、生成功能仿真网表、验证仿真波形正确性。
以功能为Z=X·Y的电路为例，使用Quartus II、采用原理图方法进行电路设计的过程如下：1）建立工程文件：通过主菜单File→New Project Wizard可建立工程文件，包含5个页面的设置。
·第1页为设置工程文件信息，包括工程文件名、工作目录名·第2页为在工程中加入文件，可将已有的GDF文件添加到工程文件中，本例中无·第3页为选择FPGA器件型号，本例中采用Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片·第4页为添加准备使用的EDA工具，通常直接选择Next·第5页为查看、确认工程文件信息，无误时选择Finish即可。
计算机结构与逻辑设计计算机结构与逻辑设计是计算机科学领域中的重要学科，它研究了计算机硬件和软件之间的关系，以及计算机内部各个组件的工作原理和相互作用方式。
本文将从计算机结构和逻辑设计的角度，介绍这一学科的基本概念和重要内容。
一、计算机结构计算机结构是指计算机硬件系统的组织方式和相互连接的方式。
它是计算机的基础，决定了计算机的性能和功能。
计算机结构包括以下几个方面的内容：1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令和控制计算机的运行。
它由运算器、控制器和寄存器组成，具有运算、控制和存储功能。
2. 存储器：存储器用于存储数据和指令，是计算机的主要组成部分。
根据存取方式的不同，存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等。
3. 输入输出设备：输入输出设备用于与计算机进行信息交互。
常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等，输出设备有显示器、打印机和音响等。
4. 总线：总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道。
它将数据、地址和控制信号传递给各个部件，实现它们之间的通信。
二、逻辑设计逻辑设计是指将计算机中的各个部件按照一定的逻辑关系进行组合，实现计算机的功能和性能要求。
逻辑设计主要包括以下几个方面的内容：1. 布尔代数：布尔代数是逻辑设计的基础，它用于描述逻辑运算和逻辑关系。
布尔代数包括与、或、非等逻辑运算，以及与、或、非门等逻辑门电路。
2. 组合逻辑电路：组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，其输出只取决于当前输入的状态。
常见的组合逻辑电路有加法器、多路选择器和译码器等。
3. 时序逻辑电路：时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器组成的电路，其输出不仅取决于当前输入的状态，还取决于过去输入的状态。
常见的时序逻辑电路有时钟、计数器和存储器等。
4. 状态机：状态机是一种描述系统状态和状态转换的模型。
它由状态集合、输入集合、输出集合和状态转换函数组成，用于描述计算机系统的行为和功能。
计算机系统结构基本习题和答案计算机系统结构基本习题和答案填空题1、从（使用语言的）角度可以将系统看成是按（功能）划分的多个机器级组成的层次结构。
2、计算机系统结构的层次结构由高到低分别为（应用语言机器级，高级语言机器级，汇编语言机器级，操作系统机器级，传统机器语言机器级，微程序机器级）。
3、应用程序语言经（应用程序包）的（翻译）成高级语言程序。
4、高级语言程序经（编译程序）的（翻译）成汇编语言程序。
5、汇编语言程序经（汇编程序）的（翻译）成机器语言程序。
6、在操作系统机器级，一般用机器语言程序（解释）作业控制语句。
7、传统机器语言机器级，是用（微指令程序）来（解释）机器指令。
8、微指令由（硬件）直接执行。
9、在计算机系统结构的层次结构中，机器被定义为（能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构）的集合体。
10、目前M0由（硬件）实现，M1用（微程序（固件））实现，M2到M5大多用（软件）实现。
以（软件）为主实现的机器成为虚拟机。
（虚拟机）不一定全用软件实现，有些操作也可用（固件或硬件）实现。
11、透明指的是（客观存在的事物或属性从某个角度看不到），它带来的好处是（简化某级的设计)，带来的不利是（无法控制）。
12、计算机系统结构也称（计算机体系结构），指的是（传统机器级的系统结构）。
它是（软件和硬件/固件）的交界面，是机器语言汇编语言程序设计者或编译程序设计者看到的（机器物理系统）的抽象。
13、计算机组成指的是（计算机系统结构的逻辑实现），包括（机器级内的数据流和控制流）的组成逻辑设计等。
计算机实现指的是（计算机组成的物理实现），它着眼于（器件）技术和（微组装）技术。
14、确定指令系统中是否要设乘法指令属于（计算机系统结构），乘法指令是用专门的高速乘法器实现还是用加法器实现属于（计算机组成），乘法器和加法-移位器的物理实现属于（计算机实现）。
15、主存容量与编址方式的确定属于（计算机系统结构），主存是否采用多体交叉属于（计算机组成），主存器件的选定属于（计算机实现）。
计算机逻辑基础知识点总结一、逻辑与计算机逻辑是计算机科学的基础原理之一，它是计算机系统的核心。
逻辑是一种思维方式，是一种思考问题的方法，是一种对事物关系的认识和分析方法。
计算机逻辑包括了命题逻辑、谓词逻辑等，是计算机科学中最基础的知识之一。
二、命题逻辑命题逻辑是研究命题之间的关系的学问，它是逻辑学中的一种基本形式。
命题是一个能够用真或假表示的简单的陈述句。
命题逻辑就是处理这些命题的逻辑。
1. 命题逻辑的概念（1）命题：一个陈述句，可以用真或假表示，并且具有明确的意义的不可分割的陈述。
（2）复合命题：由一个或多个命题通过逻辑连接词组成的复杂命题。
（3）逻辑连接词：与、或、非、蕴含和等价。
2. 命题逻辑的基本运算（1）合取：取多个真命题的逻辑与。
（2）析取：取多个真命题的逻辑或。
（3）非：对一个命题的否定。
（4）蕴含：p→q，如果p成立，则q一定成立。
（5）等价：p↔q，p和q具有相同的真假值。
（6）命题的推理：逻辑连接词的运用和命题之间的关系。
3. 命题逻辑的证明（1）直接证明法：可以用一个分析都可以推出结论。
（2）间接证明法：反证法，假设命题的逆否命题或者对偶命题成立。
三、谓词逻辑谓词逻辑（predicate logic）也叫一阶逻辑，是处理复杂命题的一种逻辑。
与命题逻辑只处理简单命题不同，谓词逻辑可以处理对象、性质、关系等更为复杂的断言。
1. 谓词逻辑的概念（1）类型：谓词表示对象性质、关系及否定。
（2）量词：全称量词（∀）和存在量词（∃）。
（3）联结词：与（∧）、或（∨）、非（¬）、蕴含（→）、等价（↔）。
2. 谓词逻辑的基本运算（1）命题：由谓词和主词组成的有意义的陈述。
（2）开放式公式：含有变元的谓词表达式。
（3）关系：包括真值表、联结词、优先级规则。
3. 谓词逻辑的应用（1）推理：利用推理规则和公式化知识得出结论。
（2）知识表示：用谓词逻辑可以清晰精确地表示知识。
（3）语义网络：用谓词逻辑可以描述复杂的语义结构。
