计算机组成原理实验解剖

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。

计算机组成原理课程设计实验报告实验一一、实验名称验证74LS181运算和逻辑功能。

二、实验目的（1）掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；（2）熟悉简单运算器的数据传送通路；（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4）验证4位运算功能发生器（74LS181）组合功能。

三、实验原理ALU（算术逻辑单元）能进行多种算术运算和逻辑运算。

一个4位的ALU—（上表中的“/”表示求反）四、实验内容1、首先看懂74LS181各个引脚的功能；U174LS181N~A02~B01M8CN 7S06~A123~B122~A221~B220~A319~B318S15S33S24~G17~P 15CN416AEQB 14~F110~F313~F211~F098个数据输入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八个输入端中A3和B3是高位）。

四个控制端S0、S1、S2、S3，这四个控制端主要控制两个四位输入数据的运算，例如加、减、与、或。

CN 端处理进入芯片前进位值，M 控制芯片进行算术运算还是逻辑运算。

F0、F1、F2、F3是四个二进制输出端。

2、 画出4位ALU 验证示意图；D C D _HE X _B L U E3、对实验数据进行验证：五、总结及心得体会此次实验通过一个简单运算器的形式，让我掌握电路设计和分析的方法和能力；清楚的明白了74LS181芯片各个引脚的功能，知道如何通过控制开关来进行各种运算。

这个实验也为我接下来进行实验二打下了坚实的基础。

不至于在纷繁的电路图中迷失方向，只有弄明白个个芯片的功能及如何控制，才会得出正确的结果。

实验二一、实验名称运算器二、实验目的（1）熟练掌握算术逻辑单元的应用方法；（2）进一步熟悉简单运算器的数据传送原理；（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4）熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法；（5）熟练掌握子电路的创建及使用。

三、实验原理本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图所示。

实验一运算器组成实验一、实验目的1.熟悉双端口通用寄存器堆（组）的读写操作。

2.熟悉简单运算器的数据传送通路。

3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能。

4.按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。

二、实验原理上图是本实验所用的运算器数据通路图。

参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中。

RF由一个ispLSI1016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF中保存。

双端口寄存器堆模块的控制信号中，RS1、RS0用于选择从B端口（右端口）读出的通用寄存器，RD1、RD0用于选取从A端口（左端口）读出的通用寄存器。

而WR1、WR0用于选择写入的通用寄存器。

LDRi是写入控制信号，当LDRi=1时，数据总线DBUS上的数据在T3写入由WR1、WR0指定的通用寄存器。

RF的A、B端口分别与操作数暂存器DR1、DR2相连：另外，RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上，因而RF 中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上。

DR1和DR2各由1片74LS273构成，用于暂存参与运算的数据。

DR1接ALU 的A输入端口，DR2接ALU的B端口。

ALU由两片74LS181构成，ALU的输出通过一个三态门(74LS244)发送到数据总线DBUS上。

图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，其中S3，S2，Sl，S0，M，Cn#，LDDR2，LDDRl， ALU-BUS#，SW-BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD1、RD0、WR1、WR0等是电位信号，用电平开关K0—Kl5来模拟。

T2、T3是脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路上。

#为低电平有效。

K0—K15是一组用于模拟各控制电平信号的开关，开关向上时为1，开关向下时为0，每个开关无固定用途，可根据实验具体情况选用。

实验中进行单拍操作，每次只产生一组Tl，T2，T3，T4脉冲，需将实验台上的DP，DB开关进行正确设置。

实验三内存储器部件实验一、实验目的1、通过学习TEC-2000教学计算机的存储器系统，深入理解计算机主存储器的功能和组成；2、学习和理解只读存储器、静态存储器芯片的读写原理，掌握计算机存储器系统的扩展方法。

二、实验说明TEC－2000教学计算机存储器系统由ROM和RAM两个存储区组成。

ROM存储区由2个EEPROM芯片58C65（8192×8）组成，容量为8192×16。

RAM存储区由2个RAM芯片6116（2048×8）组成，容量为2048×16。

TEC－2000教学计算机中还预留了2个存储器芯片插座，可以插上相应存储器芯片进行存储器容量扩展的教学实验。

TEC-2000教学计算机存储器系统组成结构图三、实验内容1、完成存储器容量扩展实验，为扩展存储器选择一个地址，注意读写和/OE等控制信号的正确状态；2、用监控程序的D、E命令对存储器进行读写，比较RAM（6116）、EEPROM（58系列）存储特性的区别以及在读写上的差异；3、用监控程序的A命令编写一段程序，对RAM（6116）进行读写，用D命令查看结果是否正确。

四、实验步骤1、RAM实验RAM（6116）支持随机读写操作，可直接用A、E命令向存储器输入程序或改变存储单元的值。

RAM中的内容在断电后会消失，重新启动教学机后会发现存储单元的值发生了改变。

1）用E命令改变内存单元的值并用D命令观察结果。

⑴在命令行提示符状态下输入：E 2020↙屏幕显示2020 内存单元原值。

按如下形式键入：2222（空格）3333（空格）4444（空格）5555⑵在命令行提示符状态下输入：D 2020↙观察屏幕显示的从2020内存单元开始的值。

⑶断电后重新启动教学实验机，用D命令观察内存单元2020-2023的值。

2）用A命令输入一段程序，执行并观察结果。

⑴在命令行提示符状态下输入：A 2000↙键入如下汇编程序：2000：MVRD R0, AAAA2002：MVRD R1, 55552004：AND R0, R12005：RET2006⑵在命令行提示符状态下输入：U 2000↙观察屏幕显示的内容。

福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。

按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。

实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。

2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。

运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。

图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。

同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。

算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。

当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。

数据通路组成实验一、实验目的（１）将双端口通用寄存器组和双端口存储器模块联机；（２）进一步熟悉计算机的数据通路；（３）掌握数字逻辑电路中故障的一般规律，以及排除故障的一般原则和方法；（４）锻炼分析问题与解决问题的能力，在出现故障的情况下，独立分析故障现象，并排除故障。

二、实验电路图９．１４示出了数据通路实验电路图，它是将前面进行的双端口存储器实验模块和一个双端口通用寄存器组模块连接在一起形成的，存储器的指令端口不参与本次实验，通用寄存器组连接运算器模块，本实验涉及其中的操作数寄存器ＤＲ２。

由于ＲＡＭ是三态门输出，因而可以将ＲＡＭ连接到数据总线ＢＵＳ上。

此外，ＢＵＳ上还连接着双端口通用寄存器组。

这样，写入ＲＡＭ的数据可由通用寄存器提供，而从ＲＡＭ读出的数据也可送到通用寄存器保存。

ＲＡＭ和ＤＲ２在前面的实验中使用过。

对于通用寄存器组ＲＦ，它由一个在系统可编程（In System Programable）芯片ｉｓｐＬＳＩ１０１６固化了通用寄存器组的功能而成，其功能与双端口寄存器组ＭＣ１４５８０相类似，内含四个８位的通用寄存器，带有一个输入端口和两个输出端口，从而可以同时写入一路数据，读出两路数据。

输入端口取名为ＷＲ端口，连接一个８位的缓冲寄存器ＥＲ（已集成在ｉｓｐＬＳＩ１０１６芯片中），输出端口取名为ＲＳ端口、ＲＤ端口，分别连接运算器模块的两个操作数寄存器ＤＲ１、ＤＲ２，其中，连接ＤＲ１的ＲＳ端口还可通过一个８位的三态门ＲＳＯ直接向ＢＵＳ输出。

双端口通用寄存器组模块的控制信号中，ＲＳ１、ＲＳ０用于选择从ＲＳ端口读出的通用寄存器，ＲＤ１、ＲＤ０用于选择从ＲＤ端口读出的通用寄存器，上述选择信号在Ｔ１脉冲的上升沿到来时生效。

而ＷＲ１、ＷＲ０则用于选择从ＷＲ端口写入的通用寄存器。

ＷＲＤ是写入控制信号，ＷＲＤ＝１时，在Ｔ２上升沿的时刻，从ＥＲ写入数据；ＷＲＤ＝０时，ＥＲ中的数据不写入通用寄存器中。

ＬＤＥＲ信号控制ＥＲ从ＢＵＳ写入数据，ＲＳ－ＢＵＳ信号则控制ＲＳ端口到ＢＵＳ的输出三态门。

实验名称：计算机组成原理实验实验目的：1. 理解计算机组成原理的基本概念和原理。

2. 掌握计算机各个组成部件的功能和相互关系。

3. 通过实验加深对计算机组成原理的理解和应用。

实验时间：2023年X月X日实验地点：计算机实验室实验器材：1. 计算机组成原理实验箱2. 计算机组成原理实验指导书3. 计算器4. 计算机组成原理实验数据记录表实验内容：一、实验一：计算机硬件系统结构1. 实验目的：了解计算机硬件系统的基本结构，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。

2. 实验步骤：（1）观察实验箱的硬件组成，识别各个硬件部件。

（2）了解各个硬件部件的功能和相互关系。

（3）记录实验数据。

3. 实验结果与分析：实验结果显示，计算机硬件系统主要由CPU、存储器、输入输出设备等组成。

CPU负责处理数据，存储器负责存储数据，输入输出设备负责与用户进行交互。

二、实验二：CPU工作原理1. 实验目的：了解CPU的工作原理，包括指令周期、时钟周期、数据通路等。

2. 实验步骤：（1）观察实验箱的CPU模块，识别各个部件。

（2）了解CPU各个部件的功能和相互关系。

（3）进行指令周期和时钟周期的实验，记录实验数据。

3. 实验结果与分析：实验结果显示，CPU的工作原理包括指令周期和时钟周期。

指令周期是指执行一条指令所需的时间，时钟周期是指CPU中时钟信号的周期。

实验数据表明，CPU通过数据通路进行指令的执行，完成数据处理。

三、实验三：存储器工作原理1. 实验目的：了解存储器的工作原理，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）等。

2. 实验步骤：（1）观察实验箱的存储器模块，识别各个存储器。

（2）了解存储器的功能和特点。

（3）进行存储器读写实验，记录实验数据。

3. 实验结果与分析：实验结果显示，存储器包括RAM和ROM。

RAM具有读写功能，而ROM只能读。

实验数据表明，存储器通过地址译码器进行寻址，实现数据的读写。

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。

实验一解剖计算机一、实验目的：通过剖析一台计算机的活动，介绍计算机硬件系统的各个组成部分，以及相关软件的安装和使用。

通过本实验的学习，对计算机系统的组成有一个整体的认识。

二、实验要点：1．安装CPU及风扇2．安装内存3．安装电源4．安装主板5．安装外部存储设备6．安装显卡、声卡、网卡7．连接外部设备8．连接主机电源9．安装Windows XP操作系统及必备软件三、实验准备：1．实验所需基本工具：带磁性十字螺丝刀。

2．实验所需基本器件：机箱、电源、主板、CPU芯片、内存条、硬盘、光盘驱动器、声卡、显卡、各种连接线。

四、实验内容：案例1：拆装一台计算机，快速熟悉计算机的硬件组成。

案例2:在组装好的裸机上先安装Windows XP操作系统，并安装微软公司的Office2003系列办公自动化软件、金山词霸翻译软件、Flash和Photoshop多媒体制作软件。

五、实验步骤：案例1：拆装一台计算机，快速熟悉计算机的硬件组成。

组装步骤：（1）安装CPU及风扇（如图1.1所示）在将主板装进机箱前最好先将CPU和内存安装好，以免将主板安装好后机箱内狭窄的空间影响CPU等的顺利安装。

安装CPU风扇连接风扇电源图1.1 （2）安装内存（如图1.2所示）图1.2（3）安装电源（如图1.3所示）有时为安装方便，此步骤也可稍后。

图1.3（4）安装主板（如图1.5所示）用螺丝将机箱与主板固定住，切忌螺丝上的过紧，以防止主板变形。

图1.4打开机箱图1.5 安装主板（5）安装外部存储设备（如图1.6，1.7所示）外部存储设备包含硬盘、光驱（CD-ROM 、DVD-ROM 、CDRW ）、软驱等等。

特别注意不同接口和连接线的对应。

安装光驱 安装硬盘和软驱图1.6数据线 主板接口图1.7（6）安装显卡、声卡、网卡（如图1.8所示）安装显卡 安装声卡软驱接口 IDE 接口安装网卡图1.8（7）连接外部设备外部设备包括显示器、鼠标、键盘等，各接口如图1.9所示。