计算机组成原理微程序控制单元实验

计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。

[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。

⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。

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。

上海大学计算机组成原理实验报告(全)《计算机组成原理实验》报告一姓名学号时间地点行健楼 609机房评阅一．数据传送实验1. 实验内容及要求在试验箱上完成以下内容:将58H写入A寄存器。

将6BH写入W寄存器。

将C3H 写入R1寄存器。

2. 实验环境本实验箱用74HC574构成各种寄存器。

3. 实施步骤或参数①注视仪器，打开电源，手不要远离电源开关，随时准备关闭电源，注意各数码管、发光管的稳定性，静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味。

②设置实验箱进入手动模式。

③K2接AEN,K1和K2接EX0和EX1，设置K2K1K0＝010，设置K23～K16＝01011000。

④注视A及DBUS的发光管，按下STEP键，应看到CK灯灭、A旁的灯亮。

记住看到的实际显示情况。

⑤放开STEP键，应看到CK灯亮、A寄存器显示58。

记住看到的实际情况。

⑥重复上述实验步骤，在做6BH时，K2接WEN,K1和K2接EX2和EX3，设置K2K1K0＝010，设置K23～K16＝01101011；重复上述实验步骤，在做C3H时，K2接RWR,K1和K2接SB 和SA，设置K2K1K0＝001，设置K23～K16＝10100011。

⑦关闭实验箱电源。

4. 测试或者模拟结果A寄存器显示58，W寄存器显示6B，R1寄存器显示C3，完成实验目的。

5. 体会本次实验相对简单，只需要三根线便可以完成整个实验，但是，今天认识了实验箱。

124并且在老师的带领下较为完整的认识了整个试验箱，还是很开心的，今后实验箱将是我们学习计算机组成原理的重要工具，也是我们的好朋友。

《计算机组成原理实验》报告二姓名学号时间地点行健楼 609机房评阅二．运算器实验1. 实验内容及要求在试验箱上完成以下内容:计算07H＋6AH后左移一位的值送OUT输出。

把39H取反后同64H相或的值送入R2寄存器。

通过人工译码，加深对译码器基本工作原理的理解。

理解命令的顺序执行过程。

计算机组成原理数据通路实验报告计算机组成原理实验报告计算机组成原理实验报告实验一基本运算器实验一、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3. 深刻理解运算器的控制信号二、实验设备PC机一台、TD-CMA实验系统一套三、实验原理1. (思考题)运算器的组成包括算数逻辑运算单元ALU（Arithmetic and Logic Unit）、浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）、通用寄存器组、专用寄存器组。

①算术逻辑运算单元ALU （Arithmetic and Logic Unit）ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与或非异或）以及移位操作。

在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。

通常ALU由两个输入端和一个输出端。

整数单元有时也称为IEU（IntegerExecution Unit）。

我们通常所说的“CPU 是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。

②浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。

有些FPU还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。

③通用寄存器组通用寄存器组是一组最快的存储器，用来保存参加运算的操作数和中间结果。

④专用寄存器专用寄存器通常是一些状态寄存器，不能通过程序改变，由CPU自己控制，表明某种状态。

而运算器内部有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，逻辑运算部件由逻辑门构成，而后面又有专门的算术运算部件设计实验。

下图为运算器内部原理构造图2. 运算器的控制信号实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。

T4由时序单元的TS4提供（脉冲信号），其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。

控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。

解析计算机组成原理实验系统的设计与实现摘要：本文首先对系统的硬件设计进行了论述和实验，实验一起所采用的是单元式的结构，包括整个的计算机部件的单元电路，用户可以根据自己所设计的模型计算机结构方案对用户的连接方式进行改变，从而构造出结构不同、复杂程度不同的原理性计算机，用此实验对学生们进行教学指导，从而使学生能够清楚的认识到计算机的组成机构及组成系统。

本文在对计算机组成原理课程教学的基础上，掌握了相关技术，并设计和实现了计算机的组成原理实验系统。

关键词：计算机组成原理实验系统；设计与实现中图分类号：tp301-4当今时代，是商业的时代，计算机组成原理实验系统中系统的设计与实现技术并没有得到公开，然而，面对现代教学的要求，用不完善的计算机组成原理实验系统设计与实现进行实验，并不利于增强学生对计算机组成原理的认识。

针对学生的层次及自身能力的不同，一套结构简单、易于实现的组成原理实验系统的设计很有必要，不仅可以使学生对实验有更加深入的了解，同时还能培养学生学习和了解计算机的相关技术，提高自身的理论与实践结合能力。

1系统硬件的设计系统的硬件可以为学生们提供实验的平台，即原理实验仪，由单片机和构成计算机组成的微程序控制器、运算器、输入输出、存储器等基本单元模块组成。

1.1系统的硬件组成实验仪的组成部分如图1所示：图1实验仪的组成结构图实验仪的硬件是以微控制器atmel at89c52为中心，然后再配合其他的各个部件，实现对计算机组成原理的实验教学功能。

1.2mcu at89c52资源分配at89c52资源分配具有一定的标准功能，即8k字节flash闪速存储器，256字节内部ram，32个i/o口线，3个16位定时计时器，一个6量两级中断结构，单个全双工串行通信口，片内震荡及时钟电路等。

同时，at89c52可以通过静态逻辑操作降到最低的0hz，并选用两种软件进行节电的工作。

当空闲时，可以停止cpu的运行工作，但是可以允许ram、计数器、串行通信口等系统的继续工作。

北京建筑大学2015/2016 学年第二学期课程设计课程名称计算机组成原理综合实验设计题目微程序控制器设计与实现系别电信学院计算机系班级计141学生姓名艾尼瓦尔·阿布力米提学号完成日期二〇一六年七月八日星期五成绩指导教师（签名）计算机组成综合实验任务书➢实验目的1．融合贯通计算机组成原理课程，加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系（寄存器堆、运算器、存储器、控制台、微程序控制器）。

2．理解并掌握微程序控制器的设计方法和实现原理，具备初步的独立设计能力；3．掌握较复杂微程序控制器的设计、调试等基本技能；提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。

➢实验电路1. 微指令格式与微程序控制器电路2.微程序控制器组成仍然使用前面的CPU组成与机器指令执行实验的电路图，但本次实验加入中断系统。

这是一个简单的中断系统模型，只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功能，旨在说明最基本的原理。

中断屏蔽控制逻辑分别集成在2片GAL22V10（TIMER1 和TIMER2）中。

其ABEL语言表达式如下：INTR1 := INTR;INTR1.CLK = CLK1;IE := CLR & INTS # CLR & IE & !INTC;IE.CLK= MF;INTQ = IE & INTR1;其中，CLK1是TIMER1产生的时钟信号,它主要是作为W1—W4的时钟脉冲，这里作为INTR1的时钟信号，INTE的时钟信号是晶振产生的MF。

INTS微指令位是INTS机器指令执行过程中从控制存储器读出的，INTC微指令位是INTC机器指令执行过程中从控制存储器读出的。

INTE是中断允许标志，控制台有一个指示灯IE显示其状态，它为1时，允许中断，为0 时，禁止中断。

当INTS = 1时，在下一个MF的上升沿IE变1，当INTC = 1时，在下一个MF的上升沿IE变0。

CLR信号实际是控制台产生的复位信号CLR#。

中国地质大学计算机组成原理实验报告姓名：刘欣凯班级：192102-21学院：计算机学院学号：20101003356日期：2011年12月指导老师：刘超课程设计组成一：实验介绍及原理；二：实容验内及实验报告；三：心得体会;实验内容：1：数据通路组成实验；2：常规型微程序控制组成实验；3：CPU组成与机器指令执行实验；4：中断原理实验实验报告组成：1：实验目的；2：实验设备；3：实验电路；4：实验任务；5：实验数据；一、实验介绍及原理一：TEC-4 计算机组成实验系统简介TEC-4计算机组成实验系统由清华同方教学仪器设备公司研制。

它是一个典型的计算机模型实验仪器，可用于将大专、本科、硕士研究生计算机组成原理课程、计算机系统结构课程的教学实验。

该仪器将提高学生的动手能力就，提高学生对计算机整体和各组成部分的理解，提高学生对计算机系统的综合设计能力。

二：TEC-4计算机组成实验系统的组成1.控制台2.数据通路3.控制器4.用户自选器件实验区5.时序电路6.电源部分三：时序发生器时序发生器器产生计算机模型的时序。

TEC-4计算机组成原理实验的时序电路如图一，电路采用2片GAL22V10（U6,U7）,可产生两级等间隔时序新号T1-T4和W1-W4。

其中一个W由一轮T1-T4循环组成，相当于一个微指令周期；而一轮W1-W4循环可供硬连线控制器执行一条机器指令。

CLR#为复位新号，低有效。

试验仪处于任何状态下令CLR#=0，都会使时序发生器和微程序控制器复位；CLR#=0时，则可以正常运行。

TJ是停机新号，是控制器的输出新号之一。

连续运行时，如果控制信号停机=1，会使机器停机，停止发送时序脉冲,从而暂停程序。

QD是启动信号，是运行程序的标志。

DP，DZ，DB是来自控制台的开关信号。

DP表示单拍，当DP=1时，每次只执行一条微指令；DZ表示单指，当DZ=1时，每次只执行一条机器指令；当DP，DB，DZ都为0时，机器连续运行。