计算机原理实验报告三、四、五

计算机原理实验报告三、四、五
计算机原理实验报告三、四、五

成绩:计算机原理实验室实验报告

课程:计算机组成原理

姓名:李昂

专业:软件工程

学号:132056113

日期:2015年12月8日

太原工业学院

计算机工程系

实验三:存储器实验

实验环境PC机+Win 2003+emu8086+proteus仿真器实验日期2015.12 一.实验内容

.基本要求:

1.理解计算机存储子系统

2.设计并验证计算机主存系统

扩展要求:

分别用IO内存统一编址和独立编址增加4K的IO地址

二.理论分析或算法分析

利用74LS245、74LS373、6116等芯片实现数据的存储。

74LS245原理:当片选端/CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由B向A传输;(接收)DIR=“1”,信号由A向B传输;(发送)当CE为高电平时,A、B均为高阻态。

由于P2口始终输出地址的高8位,接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地,P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地,保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR,使得RD和PSEN有效时,74LS245输入

(P0.1←D1),其它时间处于输出(P0.1→D1)。

74LS373原理:373的输出端Q0~Q7可直接与总线相连。

当三态允许控制端OE为低电平时,Q0~Q7为正常逻辑状态,可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时,Q0~Q7呈高阻态,即不驱动总线,也不为总线的负载,但锁存器内部的逻辑操作不受影响。

当锁存允许端LE为高电平时,Q随数据D而变。当LE为低电平时,D被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用,使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

引出端:D0~D7数据输入端

OE三态允许控制端(低电平有效)

Q0~Q7输出端

6116原理:6116有11条地址线(A0~A10)、8条数据线(I/O1~I/O8)、1条电源线、1条接地线GND和3条控制线——片选信号CE、写允许信号WE和输出允许信号OE(3条控制线低电平有效)。这3个控制信号的组合控制HM6116芯片的工作方式,如下表:

CE OE WE 方式I/O引脚

H X X 待用(未选中)高阻

L L H 读出Dout

三.实现方法(含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等)

1.初始状态下,SW3为低电平,.打开SW1和SW2 ,SW3显示高电平。

2.关闭SW2 ,SW3 依旧为高电平不变。

四.实验结果分析(含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等)初始状态:

存入:

结果分析:

实现了数据存储。

五.结论

1 通过本次实验。细致地了解了计算机内部的基本电路,对简单模型机有了深刻的了认识。

2. 我们修改了部分指令,并且增加了存数,取数和减法指令,学习了微程序编写和设计方法,并成功的验证了编写的程序。

实验四:微程序控制器实验

实验环境PC机+Win 2003+emu8086+proteus仿真器实验日期2015.12 一.实验内容

1.掌握微程序控制器工作原理

2.设计并实现指令的微程序片段

二.理论分析或算法分析

部件实验过程中,各部件单元的控制信号是以人为模拟产生为主,而本次实验将能在微程序控制下自动产生各部件单元的控制信号,实现特定指令的功能。这里,计算机数据通路的控制将由微程序控制器来完成,CPU从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令组成的序列来完成,即一条机器指令对应一个微程序。

三.实现方法(含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等)

1.初始状态:

2.打开SW13,SEND打开,然后关闭,READ打开,关闭。WRITE写入,然后RECEIVE.

四.实验结果分析(含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等)验证了基本要求,实现了微程序指令。

五.结论

过本次实验我掌握了微程序控制器的原理,同时也掌握了微程序的编制、写入、观察微程序的运行,学习了指令的执行流程,我觉得这次实验的原理比较容易理解,实施起来也不难,但是在实验过程中,不知道是因为接线的问题还是仪器的问题一度不能成功,录入了数据还是跳转不到要去的地方。

实验五:微程序设计实验

实验环境PC机+Win 2003+emu8086+proteus仿真器实验日期2015.12 一.实验内容

基本要求:

1.理解微程序执行过程

2.设计并实现指令的微程序执行过程

扩展要求:

分析取指过程与微地址的关系

二.理论分析或算法分析

微程序控制器的组成见实验电路图,其中控制存储器采用4片6116静态存储器,微命令寄存器32位,用三片8D触发器(273)和一片4D(175)触发器组成。微地址寄存器6位,用三片正沿触发的双D触发器(74)组成,它们带有清零端和置位端。

三.实现方法(含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等)

四.实验结果分析(含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等)思考等周期与不等周期指令系统的微程序异同

答:

在等周期与不等周期内微程序的相同点是:都是实现指令所指定的功能;

不同点是:执行的时间长短不一样.

五.结论

完成了本次实验要求的.实验内容。学会了微程序的执行过程原理。实现了指令的微程序执行过程。

计算机组成原理实验报告

福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系:计算机科学与技术专业:计算机科学与技术年级: 09级 姓名:张文绮学号: 091150022 实验课程:计算机组成原理 实验室号:___田405 实验设备号: 43 实验时间:2010.12.19 指导教师签字:成绩: 实验一算术逻辑运算实验 1.实验目的和要求 1. 熟悉简单运算器的数据传送通路; 2. 验证4位运算功能发生器功能(74LS181)的组合功能。 2.实验原理 实验中所用到的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74181

以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74245)和数据总线相连,运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74373)锁存,锁存器的输入连接至数据总线,数据开关INPUT DEVICE用来给出参与运算的数据,并经过一个三态门(74245)和数据总线相连,数据显示灯“BUS UNIT”已和数据总线相连,用来显示数据总线内容。 图1-2中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同,不再说明),其中除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的相应时序信号引出端,因此,在进行实验时,只需将W/R UNIT 的T4接至STATE UNIT的微动开关KK2的输出端,按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲,而S3,S2,S1,S0,Cn,LDDR1,LDDR2,ALU-B,SW-B各电平控制信号用SWITCH UNIT中的二进制数据开关来模拟,其中Cn,ALU-B,SW-B为低电平控制有效,LDDR1,LDDR2为高电平有效。 3.主要仪器设备(实验用的软硬件环境) ZYE1603B计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干。 4.操作方法与实验步骤

微机原理与接口技术第一章试题及答案

第一章 1-1选择 1.计算机中最常用的字符信息编码是( A ) A ASCII B BCD码 C 余3码 D 循环码 2.要MCS-51系统中,若晶振频率屡8MHz,一个机器周期等于(A ) μs A 1.5 B 3 C 1 D 0.5 3.MCS-51的时钟最高频率是( A ). A 12MHz B 6 MHz C 8 MHz D 10 MHz 4.以下不是构成的控制器部件(D ): A 程序计数器、B指令寄存器、C指令译码器、D存储器 5.以下不是构成单片机的部件(D ) A 微处理器(CPU)、B存储器C接口适配器(I\O接口电路) D 打印机 6.下列不是单片机总线是(D ) A 地址总线 B 控制总线 C 数据总线 D 输出总线 7.-49D的二进制补码为.( B ) A 11101111 B 11101101 C 0001000 D 11101100 8.十进制29的二进制表示为原码(C ) A 11100010 B 10101111 C 00011101 D 00001111 9. 十进制0.625转换成二进制数是( A ) A 0.101 B 0.111 C 0.110 D 0.100 10 选出不是计算机中常作的码制是( D ) A 原码 B 反码C补码 D ASCII 1-2填空 1.计算机中常作的码制有原码、反码和补码 2.十进制29的二进制表示为00011101 3.十进制数-29的8位补码表示为.11100011 4.单片微型机CPU、存储器和I\O接口三部分组成. 5.若不使用MCS-51片内存器引脚EA必须接地. 6.输入输出设备是计算机与外部世界交换信息的载体. 7.十进制数-47用8位二进制补码表示为.11010001 8.-49D的二进制补码为.11101101 9.计算机中最常用的字符信息编码是ASCII 10.计算机中的数称为机器数,它的实际值叫真值。 1-3判断 1.我们所说的计算机实质上是计算机的硬件系统与软件系统的总称。(√) 2.MCS-51上电复位时,SBUF=00H。(×)。SBUF不定。 3.使用可编程接口必须处始化。(√)。 4.8155的复位引脚可与89C51的复位引脚直接相连。(√) 5.MCS-51是微处理器。(×)不是。 6.MCS-51系统可以没有复位电路。(×)不可以。复位是单片机的初始化操作。7.要MCS-51系统中,一个机器周期等于1.5μs。(×)若晶振频率屡8MHz,才可能为1.5μs 8.计算机中常作的码制有原码、反码和补码(√)

计算机组成原理第四章作业答案

第四章作业答案 解释概念:主存、辅存,Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory. 解:1主存:主存又称为内存,直接与CPU交换信息。 2辅存:辅存可作为主存的后备存储器,不直接与CPU交换信息,容量比主存大,速度比主存慢。 3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。它设在主存和CPU之间,速度比主存快,容量比主存小,存放CPU最近期要用的信息。 4 RAM; RAM是随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。 5 SRAM: 是静态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠触发器原理存储信息,只要不掉电,信息就不会丢失。 6 DRAM 是动态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠电容存储电荷原理存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息就会丢失,故需再生。 7 ROM: 是只读存储器,在程序执行过程中只能读出信息,不能写入信息。 8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。 9 EPROM 是可擦洗的只读存储器,可多次编程。 10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器,可多次编程。 11 CDROM 即只读型光盘存储器。 12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。 存储器的层次结构主要体现在什么地方?为什么要分这些层次?计算机如何管理这些层次? 答:存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。 Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。 主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序员的角度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与Cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存—辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部份通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)大得多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

计算机组成原理期末试题

第一章计算机系统概论 计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的,它包括运算器、存储器、控制器、适配器、输入输出设备。早起将运算器和控制器合在一起称为CPU(中央处理器)。目前的CPU包含了存储器,因此称为中央处理器。存储程序并按地址顺序执行,这是冯·诺依曼型计算机的工作原理,也是CPU自动工作的关键。 计算机系统是一个有硬件、软件组成的多级层次结构,它通常由微程序级、一般程序级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,且得到下面各级的支持。 习题:4冯·诺依曼型计算机的主要设计思想是什么?它包括那些主要组成部分? 主要设计思想是:存储程序通用电子计算机方案,主要组成部分有:运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备 5什么是存储容量?什么是单元地址?什么是数据字?什么是指令字? 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。每个存储单元都有编号,称为单元地址。如果某字代表要处理的数据,称为数据字。如果某字为一条指令,称为指令字 7指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分它们是指令还是数据? 每一个基本操作称为一条指令,而解算某一问题的一串指令序列,称为程序 第二章运算方法和运算器 按 对阶操作。

直接使用西文标准键盘输入汉字,进行处理,并显示打印汉字,是一项重大成就。为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、子模码等三种不同用途的编码。 1第三章 内部存储器 CPU 能直接访问内存(cache 、主 存) 双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。 cache 是一种高速缓冲存储器,是为了解决CPU 和主存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术,并且发展为多级cache 体系,指令cache 与数据cache 分设体 系。要求cache 的命中率接近于1 适度地兼顾了二者的优点又尽量避免其缺点,从灵活性、命中率、硬件投资来说较为理想,因而得到了普遍采用。 习题: 1设有一个具有20位地址和32位字长的存储器,问: (1)该存储器能存储多少个字节的信息? (2)如果存储器由512K ×8位SRAM 芯片组成,需要多少片; (3)需要多少位地址做芯片选择? (1)字节M 4832*220= (2)片84*28 *51232*1024==K K (3)1位地址作芯片选择 2 已知某64位机主存采用半导体存储器,其地址码为26位,若使用4M ×8位DRAM 芯片组成该机所允许的最大主存空间,并选用内存条结构形式,问: (1) 若每个内存条16M ×64位,共需几个内存条? (2)每个内存条共有多少DRAM 芯片? (3)主存共需多少DRAM 芯片?CPU 如何选

计算机基础知识第一章练习题及答案解析

计算机基础知识参考试题及答案解析 一、单选题 1.1946年诞生的世界上公认的第一台电子计算机是()。 A)UNIVAC-I B )EDVAC C )ENIAC D )IBM650 【答案】C) 【解析】1946年2月15日,人类历史上公认的第一台现代电子计算机在美国宾夕法尼 亚大学诞生,名称为ENIAC。 2.第一台计算机在研制过程中采用了哪位科学家的两点改进意见()。 A)莫克利 B )冯·诺依曼 C )摩尔 D )戈尔斯坦 【答案】B) 【解析】众所周知,冯·诺依曼在发明电子计算机中起到关键性作用,他被西方人誉为“计算机之父”,其两点改进意见:一是采用二进制运算;二是将指令和数据存储,由程序控制计算机自动运行。 3.第二代电子计算机所采用的电子元件是()。 A)继电器 B )晶体管 C )电子管 D )集成电路 【答案】B) 1958~1964年)是晶体管时代。IBM7000 系列是影响最大的第二代计算【解析】第二代 ( 机的代表。 )。 4.硬盘属于 ( A)内部存储器 B )外部存储器 C)只读存储器 D )输出设备 【答案】B) 【解析】PC常用的外存是软磁盘(简称软盘)和硬磁盘(简称硬盘),此外光盘的使用也越来越普及。 5.显示器的什么指标越高,显示的图像越清晰?()。 A)对比度 B )亮度 C )对比度和亮度 D )分辨率 【答案】D) 【解析】分辨率指显示器所能表示的像素个数,像素越密,分辨率越高,图像越清晰. 6.下列的英文缩写和中文名字的对照中,正确的一个是()。

A)URL——用户报表清单C)USB——不间断电源 B D )CAD——计算机辅助设计 )RAM——只读存储器 【答案】B) 【解析】URL——统一资源定位符,UPS——不间断电源, ROM——只读存储器。 7.下列关于 ROM的叙述中,错误的是()。 A)ROM中的信息只能被CPU读取 B)ROM主要用来存放计算机系统的程序和数据 C)不能随时对 ROM改写 D)ROM一旦断电信息就会丢失 【答案】D) 【解析】ROM为只读存储器,只能读出不能写入。而RAM是随机存储器,其所存内容一旦断电就会丢失。 8.下列正确的叙述是()。 A)十进制数可用10个数码,分别是1~10 B)—般在数字后面加一大写字母B表示十进制数 C)二进制数只有两个数码:1和2 D)在计算机内部都是用二进制编码形式表示的 【解析】基数是指某种数制中,每个数位上所能使用的数码个数。如十进制:可用0~9,基数为10。二进制:可用0或1,基数为2。一般在数字后面用大写B表示二进制数,用H表示十六进制,用K或不加字母表示十进制。 9.计算机软件系统包括()。 A)程序、数据和相应的文档 B )系统软件和应用软件 C)数据库管理系统和数据库 D )编译系统和办公软件 【答案】B) 【解析】软件系统可分为系统软件和应用软件两大类。 10.按操作系统的分类,A)批处理操作系统C) 分时操作系统UNIX操作系统是 ( B D )。 )实时操作系统 )单用户操作系统 【答案】C) 【解析】按操作系统的分类,UNIX操作系统是分时操作系统。

微机原理实验四实验报告

实验报告

实验四 8251可编程串行口与PC机通信实验一、实验要求 利用实验箱内的8251A芯片,实现与PC机的通信。 二、实验目的 1.掌握8251A芯片结构和编程方法; 2.了解实现串行通信的硬件环境,数据格式和数据交换协议; 3.了解PC机通信的基本要求。 三、实验原理 (一)8251A芯片工作方式配置: 1. 8个数据位; 2.无奇偶校验位; 3.1个停止位; 4.波特率因子设为16; 5. 波特率设为9600。 (二)8251A主要寄存器说明 图4-1 模式字 图4-2 命令字

CO MMAN D I NSTR UCT ION FO RMA T 图4-3 状态字 (三)8251编程 对8251 的编程就是对8251 的寄存器的操作,下面分别给出8251 的几个寄存器的格式。(1)方式控制字 方式控制字用来指定通信方式及其方式下的数据格式,具体各位的定义如图4-4所示。 图4-4 方式控制字说明 (2)命令控制字 命令控制字用于指定8251 进行某种操作(如发送、接收、内部复位和检测同步字符等)或处于某种工作状态,以便接收或发送数据。图4-5 所示的是8251 命令控制字各位的定义。 图4-5命令控制字说明 (3)状态字 CPU 通过状态字来了解8251 当前的工作状态,以决定下一步的操作,8251 的状态字如 图4-6所示。 图4-6 状态字说明 四、实验电路连接: 1.CS8251接228H,CS8279已固定接至238H; 2.扩展通信口18中的232RXD连8251RXD ,232TXD连8251TXD;

3.计算机的两个RS232通信口,一个连至仿真机通信口,一个连至扩展通信口18(所有通信口均为DB9)。注意:RS232通信口必须在设备断电状态下插拔! 图4-7 连线图 五、实验内容及要求 1. 将例程从PDF文档中导入到WMD86软件编辑环境中,调试通过。使用软件自带的示波器,观察Txd管脚的输出,验证结果的正确性。将结果截图保存,贴入实验报告。 2.剔除例程中冗余部分,实现对例程的精简和优化。将精简内容与相应理由写入实验报告。 3.将自己学号的后三位数字通过RS232端口的Txd管脚输出。使用软件自带的示波器,观察Txd管脚的输出,验证结果的正确性。将结果截图保存,贴入实验报告。 4.通过读状态寄存器的方法,获得发送移位寄存器是否为空的信息,实现学号后三位数字的循环发送。将结果截图保存,贴入实验报告。 5.给每帧数据间添加固定的时间间隔,时间间隔为10000个指令周期。将结果截图保存,

计算机组成原理第四章存储系统(一)(含答案)

第四章、存储系统(一) 4.1 存储系统层次结构随堂测验 1、哈弗结构(Harvard Architecture)是指()(单选) A、数据和指令分别存放 B、数据和指令统一存放 C、指令和数据分时存放 D、指令和数据串行存放 2、如果一个被访问的存储单元,很快会再次被访问,这种局部性是()(单选) A、时间局部性 B、空间局部性 C、数据局部性 D、程序局部性 3、下列关于存储系统层次结构的描述中正确的是()(多选) A、存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成 B、存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题 C、构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理 D、构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格 4、下列属于加剧CPU和主存之间速度差异的原因的是()(多选) A、由于技术与工作原理不同,CPU增速度明显高于主存增速率 B、指令执行过程中CPU需要多次访问主存 C、辅存容量不断增加 D、辅存速度太慢 5、下列关于局部性的描述中正确的是()(多选) A、局部性包括时间局部行和空间局部性 B、局部性是保证存储系统层次结构高效的基础 C、顺序程序结构具有空间局部性 D、循环程序结构具有时间局部性 4.2 主存中的数据组织随堂测验 1、设存储字长为64位,对short 变量长度为16位,数据存储按整数边界对齐,关于short 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题) A、j的物理地址mod 8 = 0 B、j的物理地址mod 8 = 1 C、j的物理地址mod 8 = 2 D、j的物理地址mod 8 = 3

2、设存储字长为64位,对char 变量长度为8位,数据存储按整数边界对齐,关于char 变量j 在主存中地址的下列描述中正确的是()(此题为多选题) A、j的物理地址mod 8 = 0 B、j的物理地址mod 8 = 1 C、j的物理地址mod 8 = 2 D、j的物理地址mod 8 = 3 3、下列关于大端与小端模式的描述中,正确的是()(此题为多选题) A、大端模式(Big-endian)是指数据的低位保存在内存的高地址中,而数据的高位,保存在内存的低地址中 B、小端模式(Little-endian)是指数据的低位保存在内存的低地址中,而数据的高位保存在内存的高地址中 C、0x12345678 按大端模式存放时,其所在存储单元最低字节单元存放的数据是0x12 D、0x12345678 按小端模式存放时,其所在存储单元最高字节单元存放的数据是0x12 4、下列关于存储字长的描述中正确的是()(此题为多选题) A、主存一个单元能存储的二进制位数的最大值 B、存储字长与所存放的数据类型有关 C、存储字长等于存储在主存中数据类型包含的二进制位数 D、存储字长一般应是字节的整数倍 5、某计算机按字节编址,数据按整数边界存放,可通过设置使其采用小端方式或大端方式,有一个float 型变量的地址为FFFF C000H ,数据X = 12345678H,无论采用大端还是小段方式,在内存单元FFFF C001H,一定不会存放的数是()(此题为多选题) A、12H B、34H C、56H D、78H 4.3 静态存储器工作原理随堂测验 1、某计算机字长16位,其存储器容量为64KB,按字编址时,其寻址范围是()(单选) A、64K B、32KB C、32K D、64KB 2、一个16K*32位的SRAM存储芯片,其数据线和地址线之和为()(单选) A、48 B、46 C、36 D、39

计算机组成原理第四次实验报告

实验报告 专业班级: 姓 名: 机器号: 学 号: E-mail: 指导教师: 总成绩: 分步成绩: 出勤: 实验表现 实验报告: 实验五 模型机与机器指令执行实验 一 实验目的 1 实验目的 (1) 掌握控制器的工作原理 (2) 掌握由控制器、运算器、存储器、组成的模型机的工作原理 (3) 通过运行各种简单程序,掌握机器指令和微指令的关系 2 实验要求 (1) 做好实验预习和准备工作,掌握本次实验所用指令系统功能 (2) 将实验用汇编语言源文件编译成机器语言的目标文件 (3) 完成规定的实验内容 (4) 故障分析与排除 (5) 实验结束时完成实验报告,并将报告提交服务器。 二 实验原理 模型机的逻辑框图如图所示。其指令系统和微指令系统可参看资料。在本实验中,模型机作为一个整体工作。所有微程序的控制信号由微程序存储器uM 输出。而各寄存器,运算器的控制端口与uM 联接。 计算机组成原理 机 A W T D L R ST R3R2R1 R0 MAR keyin portout PC mem_a mem_d IR Control 24 ALU DBUS ABUS IA IBUS INT_CODE Display Input SRAM

ADD A,#106 071C01不带进位加法C7FFEF FFFE90 CBFFFF 07 08 08 1C 1D 1E EM=01 EM=CC,W=01 EM=06,A=01 RET08CC返回语句FEFF5F CBFFFF 09 04 CC CD EM=00 EM=06 JMP LOOP04 05AC02无条件跳转语句C6FFFF CBFFFF 05 02 AC AD EM=02 EM=BC 四思考题 1,简述IR寄存器的作用,IR0,IR1的作用。IR2,IR3的作用。 答:IR寄存器用来存放从主存储器读出的一条指令。 IR0:用来存放后续指令地址。 IR1:保存当前正在执行的一条指令 IR2:保存将被存储的下一个数据字节的地址。 IR3:保存当前CPU所访问的主存单元的地址。 2,简述跳转指令的执行过程。 答:首先从SRAM中取指令经IBUS存入IR寄存器,并且解析指令,然后将指令码存入μPC,根据μPC从μM中读出微指令,通过控制端口执行该组微指令,该组微指令有两条,所执行的操作为:以PC为地址从EM中读出数据并送到数据总线上,再将数据总线上的数据存入PC中。该组微指令执行完毕后,从PC中将下一条指令的地址输出到MAR,再从MAR输入到SRAM,从SRAM中读取下一条指令,该条指令就是跳转到的标号位置的指令。 实验六指令/微指令设计实验 一实验目的 1 掌握计算机各种指令的设计和执行过程; 2 掌握指令/微指令的设计方法。 二实验原理 COP2000计算机组成原理实验仪,可以由用户自己设计指令/微指令系统,这样用户可以在现有的指令系统上进行扩充,加上一些较常用的指令,也可重新设计一套完全不同的指令/微指令系统。 做为原理,我们建立一个有如下指令的系统: 指令助记符指令意义描述 LD A,#II将立即数装入累加器A ADD A,#II累加器A加立即数 GOTO MM无条件跳转指令 OUTA累加器A输出到端口 因为硬件系统需要指令机器码的最低两位做为R0-R3寄存器寻址用,所以指令机器码要忽略掉这两位。这四条指令的机器码分别为04H,08H,0CH,10H。其它指令的设计相同。 指令系统设计 1.打开COP2000组成原理实验软件,选择[文件|新建指令系统/微程序],观察软件下方的“指令系统”窗口,所有指令码都“未使用”。

计算机组成原理实验

实验一基础汇编语言程序设计 一、实验目的: 1、学习和了解TEC-XP16教学实验系统监控命令的用法。 2、学习和了解TEC-XP16教学实验系统的指令系统。 3、学习简单的TEC-XP16教学实验系统汇编程序设计。 二、预习要求: 1、学习TEC-XP16机监控命令的用法。 2、学习TEC-XP16机的指令系统、汇编程序设计及监控程序中子程序调用。 3、学习TEC-XP16机的使用,包括开关、指示灯、按键等。 4、了解实验内容、实验步骤和要求。 三、实验步骤: 在教学计算机硬件系统上建立与调试汇编程序有几种操作办法。 第一种办法,是使用监控程序的A命令,逐行输入并直接汇编单条的汇编语句,之后使用G命令运行这个程序。缺点是不支持汇编伪指令,修改已有程序源代码相对麻烦一些,适用于建立与运行短小的汇编程序。 第二种办法,是使用增强型的监控程序中的W命令建立完整的汇编程序,然后用M命令对建立起来的汇编程序执行汇编操作,接下来用G命令运行这个程序。适用于比较短小的程序。此时可以支持汇编伪指令,修改已经在内存中的汇编程序源代码的操作更方便一些。 第三种办法,是使用交叉汇编程序ASEC,首先在PC机上,用PC机的编辑程序建立完整的汇编程序,然后用ASEC对建立起来的汇编程序执行汇编操作,接下来把汇编操作产生的二进制的机器指令代码文件内容传送到教学机的内存中,就可以运行这个程序了。适用于规模任意大小的程序。

在这里我们只采用第一种方法。 在TEC-XP16机终端上调试汇编程序要经过以下几步: 1、使教学计算机处于正常运行状态(具体步骤见附录联机通讯指南)。 2、使用监控命令输入程序并调试。 ⑴用监控命令A输入汇编程序 >A 或>A 主存地址 如:在命令行提示符状态下输入: A 2000↙;表示该程序从2000H(内存RAM区的起始地址)地址开始 屏幕将显示: 2000: 输入如下形式的程序: 2000: MVRD R0,AAAA ;MVRD 与R0 之间有且只有一个空格,其他指令相同 2002: MVRD R1,5555 2004: ADD R0,R1 2005: AND R0,R1 2006: RET ;程序的最后一个语句,必须为RET 指令 2007:(直接敲回车键,结束A 命令输入程序的操作过程) 若输入有误,系统会给出提示并显示出错地址,用户只需在该地址重新输入正确的指令即可。 ⑵用监控命令U调出输入过的程序并显示在屏幕上 >U 或>U 主存地址

计算机组成原理试题和答案

计算机组成原理题集含答案 题库题目总数:293 第一章单选题 1、控制器、运算器和存储器合起来一般称为(主机): I/O部件 内存储器 外存储器 主机 2、冯?诺依曼机工作方式的基本特点是(按地址访问并顺序执行指令):按地址访问并顺序执行指令 精确结果处理 存储器按内部地址访问 自动工作 3、输入、输出设备以及辅助存储器一般统称为(外围设备): I/O系统 外围设备 外存储器 执行部件 4、计算机硬件能直接识别和执行的语言是(机器语言): 高级语言 汇编语言 机器语言 符号语言 判断题

5、若某计算机字代表一条指令或指令的一部分,则称数据字(错)。 6、若某计算机字是运算操作的对象,即代表要处理的数据,则称指令字(错)。 7、数字计算机的特点:数值由数字量(如二进制位)来表示,运算按位进行。(对) 8、模拟计算机的特点:数值由连续量来表示,运算过程是连续的。(对) 填空题 9、系统软件包括:服务程序、语言程序、(操作系统)、数据库管理系统。 10、计算机系统的发展按其核心部件采用器件技术来看经历了五代的变化,分别是(电子管)、(晶体管)、(集成电路)、(大规模集成电路)、(巨大规模集成电路)五个部分。 11、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构,这通常由(微程序级)、(一般机器级)、(操作系统级)、(汇编语言级)和(高级语言级)等组成,在每一级上都可以进行(程序设计)。 12、计算机的软件一般分为(系统软件)和(应用软件)两大部分。 13、计算机的硬件基本组成包括(控制器)、(运算器)、(存储器)、(输入设备)和(输出设备)五个部分。 简答题 14、什么是存储容量?什么是单元地址? 存储器所有存储单元的总数称为存储器的存储容量。灭个存储单元都有编号,称为单元地址。 15、什么是外存?简述其功能。 外存:为了扩大存储容量,又不使成本有很大的提高,在计算机中还配备了存储容量更大的磁盘存储器和光盘存储器,称为外存储器,简称外存。外存可存储大量的信息,计算机需要使用时,再调入内存。 16、什么是内存?简述其功能。 内存:一般由半导体存储器构成,装在底版上,可直接和CPU交换信息的存储器称为内存储器,简称内存。用来存放经常使用的程序和数据。。 17、指令和数据均存放在内存中,计算机如何区分它们是指令还是数据? 取指周期中从内存读出的信息流是指令流,而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流。 18、什么是适配器?简述其功能。 适配器是外围设备与主机联系的桥梁,它的作用相当于一个转换器,使主机和外围设备并行协调的工作。

计算机组成原理 实验4

实验四模型机设计 1 实验目的 (1) 掌握一个简单CPU的组成原理。 (2) 在掌握部件单元电路的基础上,进一步将其构造一台基本模型计算机。 (3) 为其定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试掌握整机概念。 2 实验设备 PC机一台,TD-CMA实验系统一套。 3 实验原理 本实验要实现一个简单的CPU,并且在此CPU的基础上,继续构建一个简单的模型计算机。CPU由运算器(ALU)、微程序控制器(MC)、通用寄存器(R0),指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和地址寄存器(AR)组成,如图4-1所示。这个CPU在写入相应的微指令后,就具备了执行机器指令的功能,但是机器指令一般存放在主存当中,CPU必须和主存挂接后,才有实际的意义,所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件,以构成一个简单的模型计算机。 图4-1 基本CPU构成原理图 除了程序计数器(PC),其余部件在前面的实验中都已用到,在此不再讨论。系统的程序计数器(PC)和地址寄存器(AR)集成在一片CPLD芯片中。CLR连接至CON单元的总清端CLR,按下CLR按钮,将使PC清零,LDPC和T3相与后作为计数器的计数时钟,当LOAD为低时,计数时钟到来后将CPU内总线上的数据打入PC。

T3 CLR 图4-2 程序计数器(PC)原理图 本模型机和前面微程序控制器实验相比,新增加一条跳转指令JMP,共有五条指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、OUT(输出)、JMP(无条件转移),HLT(停机),其指令格式如下(高4位为操作码): 助记符机器指令码说明 IN0010 0000IN R0 ADD0000 0000R0 + R0 R0 OUT0011 0000R0 OUT JMP addr1110 0000 ********addr PC HLT0101 0000停机 其中JMP为双字节指令,其余均为单字节指令,********为addr对应的二进制地址码。微程序控制器实验的指令是通过手动给出的,现在要求CPU自动从存储器读取指令并执行。根据以上要求,设计数据通路图,如图4-3所示。 本实验在前一个实验的基础上增加了三个部件,一是PC(程序计数器),另一个是AR(地址寄存器),还有就是MEM(主存)。因而在微指令中应增加相应的控制位,其微指令格式如表4-1所示。

计算机组成原理实验完整版

河南农业大学 计算机组成原理实验报告 题目简单机模型实验 学院信息与管理科学学院 专业班级计算机科学与技术2010级1班 学生姓名张子坡(1010101029) 指导教师郭玉峰 撰写日期:二○一二年六月五日

一、实验目的: 1.在掌握各部件的功能基础上,组成一个简单的计算机系统模型机; 2.了解微程序控制器是如何控制模型机运行的,掌握整机动态工作过程; 3定义五条机器指令,编写相应微程序并具体上机调试。 二、实验要求: 1.复习计算机组成的基本原理; 2.预习本实验的相关知识和内容 三、实验设备: EL-JY-II型计算机组成原理试验系统一套,排线若干。 四、模型机结构及工作原理: 模型机结构框图见实验书56页图6-1. 输出设备由底板上上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成,当D-G和W/R均为低电平时将数据结构的数据送入数据管显示注:本系统的数据总线为16位,指令、地址和程序计数器均为8位。当数据总线上的数据打入指令寄存器、地址寄存器和程序寄存器时,只有低8位有效。 在本实验我们学习读、写机器指令和运行机器指令的完整过程。在机器指令的执行过程中,CPU从内存中取出一条机器指令到执行结束为一个指令周期,指令由微指令组成的序列来完成,一条机器指令对应一段微程序。另外,读、写机器指令分别由相应的微程序段来完成。

为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,必须设计三个控制操作微程序。 存储器读操作(MRD):拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入CA1、CA2为“00”时,按“单步”键,可对RAM连续读操作。 存储器写操作(MWE):拨动清零开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入CA1、CA2为“10”时,按“单步”键,可对RAM连续写操作。 启动程序(RUN):拨动开关CLR对地址、指令寄存器清零后,指令译码器输入CA1、CA2为“11”时,按“单步”键,即可转入第01号“取指”微指令,启动程序运行。 注:CA1、CA2由控制总线的E4、E5给出。键盘操作方式有监控程序直接对E4、E5赋值,无需接线。开关方式时可将E4、E5接至控制开关CA1、CA2,由开关控制。 五、实验内容、分析及参考代码: 生成的下一条微地址 UA5 UA0 MS5 MS0 微地址

计算机组成原理试题库集及答案

计算机组成原理试题库集及答案

第一章计算机系统概论 1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要? 解:P3 计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。 计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。 计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。 硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。 5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么? 解:冯?诺依曼计算机的特点是:P8 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成; 指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问; 指令和数据均用二进制表示; 指令由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置; 指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行; 机器以运算器为中心(原始冯?诺依曼机)。 7. 解释下列概念: 主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。 解:P9-10 主机:是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。 CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。 主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。 存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。 存储元件:存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。 存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。 存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。 存储容量:存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)。 机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。 指令字长:一条指令的二进制代码位数。 8. 解释下列英文缩写的中文含义:

计算机组成原理第四章作业答案(终板)学习资料

计算机组成原理第四章作业答案(终板)

第四章作业答案 4.1 解释概念:主存、辅存,Cache, RAM, SRAM, DRAM, ROM, PROM ,EPROM ,EEPROM CDROM, Flash Memory. 解:1主存:主存又称为内存,直接与CPU交换信息。 2辅存:辅存可作为主存的后备存储器,不直接与CPU交换信息,容量比主存大,速度比主存慢。 3 Cache: Cache缓存是为了解决主存和CPU的速度匹配、提高访存速度的一种存储器。它设在主存和CPU之间,速度比主存快,容量比主存小,存放CPU最近期要用的信息。 4 RAM; RAM是随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可 写入信息。 5 SRAM: 是静态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠触发器原理存储信息,只要不掉电,信息就不会丢失。 6 DRAM 是动态RAM,属于随机存取存储器,在程序的执行过程中既可读出信息又可写入信息。靠电容存储电荷原理存储信息,即使电源不掉电,由于电容要放电,信息就会丢失,故需再生。 7 ROM: 是只读存储器,在程序执行过程中只能读出信息,不能写入信息。 8 PROM: 是可一次性编程的只读存储器。 9 EPROM 是可擦洗的只读存储器,可多次编程。 10 EEPROM: 即电可改写型只读存储器,可多次编程。 11 CDROM 即只读型光盘存储器。 12 Flash Memory 即可擦写、非易失性的存储器。

4.3 存储器的层次结构主要体现在什么地方?为什么要分这些层次?计算机如何管理这些层次? 答:存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。 Cache—主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于主存。 主存—辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序员的角度看,他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存,而速度接近于主存。 综合上述两个存储层次的作用,从整个存储系统来看,就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。 主存与Cache之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存—辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现,即将主存与辅存的一部份通过软硬结合的技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存实际空间(物理地址空间)大得多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行时,再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。

计算机组成原理实验

计算机组成原理上机实验指导

一、实验准备和实验注意事项 1.本课程实验使用专门的TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备,使用前后均应仔细检查主机板,防止导线、元件等物品落入装置导致线路短路、元件损坏。 2.完成本实验的方法是先找到实验板上相应的丝印字及其对应的引出排针,将排针用电缆线连接起来,连接时要注意电缆线的方向,不能反向连接;如果实验装置中引出排针上已表明两针相连,表明两根引出线部已经连接起来,此时可以只使用一根线连接。 3.为了弄清计算机各部件的工作原理,前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入;只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。 4.本实验装置的发光二极管的指示灯亮时表示信号为“0”,灯灭时表示信号为“1”。 5.实验接线图中带有圆圈的连线为实验中要接的线。 6.电源关闭后,不能立即重新开启,关闭与重启之间至少应有30秒间隔。 7.电源线应放置在机专用线盒中。 8.保证设备的整洁。

二、实验设备的数据通路结构 利用本实验装置构造的模型机的数据通路结构框图如下图。其中各单元部已经连接好,单元之间可能已经连接好,其它一些单元之间的连线需要根据实验目的用排线连接。 图0-2 模型机数据通路结构框图

实验一运算器实验:算术逻辑运算实验 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.掌握简单运算器的数据传送通路。 4.验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。 二.实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干。 三.实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-l所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU,ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-B控制,控制运算器运算的结果能否送往总线,低电平有效。 为实现双操作数的运算,ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DR1、DR2中,锁存器的控制端LDDR1和LDDR2必须为高电平,同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据,经过三态门(74LS245)后送入数据总线,三态门由SW-B控制,低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连,用来显示数据总线上的容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同,不再说明),其中除T4为脉冲信号外,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”的相应时序信号引出端,因此,在进行实验时,只需将“W/R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端,按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲。 ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟,其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效,LDDRl、LDDR2为高电平有效。 对单总线数据通路,需要分时共享总线,每一时刻只能由一组数据送往总线。

计算机组成原理第四章

1.证明在全加器里,进位传递函数。 解:并行加法器中的每一个全加器都有一个从低位送来的进位和一个传送给较高位的进位。进位表达式为欲证明,也就是要证明 用卡诺图法,图4-10(a)和4-10(b)分别是两个逻辑表达式的卡诺图。两个卡诺图相同,两个逻辑表达式就相等,则进位传递函数的两种形式相等。 2.某加法器采用组内并行、组间并行的进位链,4位一组,写出进位信号C6的逻辑表达式。 3.设计一个9位先行进位加法器,每3位为一组,采用两级先行进位线路。 4.已知X 和Y ,试用它们的变形补码计算出X + Y ,并指出结果是否溢出。 (1) X =0.11011,Y =0.11111 (2) X =0.11011,Y =-0.10101 (3) X =-0.10110,Y =-0.00001(4) X =-0.11011,Y =0.11110

5.已知X 和Y ,试用它们的变形补码计算出X - Y ,并指出结果是否溢出。 (1) X =0.11011,Y =-0.11111 (2) X =0.10111,Y =0.11011 (3) X =0.11011,Y =-0.10011 (4) X =-0.10110,Y =-0.00001 7.设下列数据长8位,包括1位符号位,采用补码表示,分别写出每个数据右移或左移2位之后的结果。 (1)0.1100100 (2)1.0011001 (3)1.1100110 (4)1.0000111 8.分别用原码乘法和补码乘法计算X × Y 。 (1) X =0.11011,Y =-0.11111 (2) X =-0.11010,Y =-0.01110 (2) X × Y =0.0101101100,过程略。 9.根据补码两位乘法规则推导出补码3位乘法的规则。

计算机组成原理实验七

图16 启停单元布局图 序电路由1片74LS157、2片74LS00、4个LED PLS2、PLS3、PLS4)组成。当LED发光时 图17

图17 时序单元布局图 (二)启停、脉冲单元的原理 1.启停原理:(如图18) 启停电路由1片7474组成,当按下RUN按钮,信号输出RUN=1、STOP=0,表示当前实验机为运行状态。当按下STOP 按钮,信号RUN=0、STOP=1,表示当前实验机为停止状态。当 系统处于停机状态时,微地址、进位寄存器都被清零,并且可 通过监控单元来读写内存和微程序。在停止状态下,当HALT 时有一个高电平,同时HCK有一个上升沿,此时高电平被打入 寄存器中,信号输出RUN=1、STOP=0,使实验机处于运行状态。

图18 启停单元原理图 2.时序电路: 时序电路由监控单元来控制时序输出(PLS1、PLS2、PLS3、PLS4)。实验所用的时序电路(如图19)可产生4个等间隔的时序信号PLS1、PLS2、PLS3、PLS4。为了便于监控程序流程,由监控单元输出PO信号和SIGN脉冲来实现STEP(微单步)、GO (全速)和HALT(暂停)。当实验机处于运行状态,并且是微单步执行,PLS1、PLS2、PLS3、PLS4分别发出一个脉冲,全速执行时PLS1、PLS2、PLS3、PLS4脉冲将周而复始的发送出去。在时序单元中也提供了4个按钮,实验者可手动给出4个独立的脉冲,以便实验者单拍调试模型机。

图19 时序电路图 实验步骤 1.交替按下“运行”和“暂停”,观察运行灯的变化(运行:RUN 亮;暂停:RUN灭)。 2.把HALT信号接入二进制拨动开关,HCK接入脉冲单元的PLS1。按下表接线 接入开关位号 信号定 义 HCK PLS1孔 HALT H13孔 3.按启停单元中的停止按钮,置实验机为停机状态,HALT=1。 4.按脉冲单元中的PLS1脉冲按键,在HCK上产生一个上升

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