计算机原理与及设计实验报告
计算机 实验报告
计算机实验报告计算机实验报告引言：计算机科学作为一门快速发展的学科，对于现代社会的发展起着至关重要的作用。
计算机实验是计算机科学学习中不可或缺的一部分，通过实践操作，我们可以更好地理解计算机的原理和应用。
本篇文章将围绕计算机实验展开，探讨实验的目的、方法和结果，以及对实验的反思和展望。
实验目的：计算机实验的目的在于通过实际操作，加深对计算机原理和应用的理解。
通过实验，我们可以更加直观地感受计算机的工作原理，掌握计算机的基本操作，提高解决问题的能力。
实验方法：本次实验主要分为两个部分：硬件实验和软件实验。
硬件实验：通过搭建计算机硬件系统，了解计算机的组成和工作原理。
我们首先学习了计算机的主要组成部分，包括中央处理器(CPU)、内存、硬盘等。
然后，我们按照实验指导书的步骤，一步步搭建了一个简单的计算机系统。
通过硬件实验，我们对计算机的内部结构和各个组件的功能有了更深入的了解。
软件实验：通过编写程序，探索计算机的应用领域。
我们使用了一种常见的编程语言，编写了几个简单的程序。
通过编程实践，我们学会了如何使用编程语言来解决实际问题。
这些实验不仅加深了我们对计算机编程的理解，还提高了我们的逻辑思维和问题解决能力。
实验结果：通过实验，我们成功搭建了一个简单的计算机系统，并编写了几个实用的程序。
在硬件实验中，我们了解了计算机各个组件的作用和相互关系，掌握了搭建计算机系统的基本步骤。
在软件实验中，我们学会了使用编程语言来实现一些简单的功能，如计算器、猜数字游戏等。
这些实验结果使我们对计算机的原理和应用有了更深入的认识。
实验反思：通过实验，我们发现计算机科学是一门需要不断实践和探索的学科。
实验中遇到的问题和困难使我们更加深入地思考计算机的工作原理和应用方法。
同时，我们也意识到自己在实验中的不足之处，如对某些概念理解不够深入、编程能力有待提高等。
这些反思将成为我们今后学习的方向和动力。
实验展望：计算机科学的发展日新月异，未来的计算机实验将更加多样化和复杂化。
计算机实训实验报告
千里之行，始于足下。
计算机实训实验报告计算机实训实验报告》摘要：本实验报告主要介绍了计算机实训实验的设计和实施情况。
实验中，我们团队选择了一个需要编程开发的项目，通过实操了解了项目开发全过程，并掌握了相关的软件开发技能。
本文将依次介绍实验背景与目的、实验设计、实验过程与结果、实验感悟及结论等内容。
通过本次实验，我们不仅掌握了实际的软件开发技能，还提升了团队合作能力和问题解决能力。
1. 实验背景与目的：计算机实训是计算机科学与技术专业的一门重要课程，通过实际操作来强化学生对计算机理论的理解与应用。
本次实验的目的是帮助学生熟悉软件开发流程，培养实际开发项目的能力。
2. 实验设计：本实验的项目选择了一个简单的学生成绩管理系统。
该系统主要实现了学生信息的录入、成绩的录入与查询、成绩的统计与分析等功能。
实验中，我们使用Java编程语言和数据库技术进行开发。
3. 实验过程与结果：在实验开始前，我们首先明确了项目需求和功能。
然后进行了项目的详细设计和数据库的建立。
接下来，我们开始编写代码并进行功能测试，发现了一些问题并逐一进行调试和修复。
最后，我们使用测试数据对系统进行全面测试，并对错误进行修正。
通过实验，我们成功完成了学生成绩管理系统的开发，并实现了以下功能：第1页/共2页锲而不舍，金石可镂。
- 学生信息的录入、修改与删除；- 成绩的录入、修改与删除；- 成绩的查询与报表生成；- 成绩的统计与分析等。
4. 实验感悟：通过本次实验，我深刻体会到了软件开发的复杂性和耗时性。
在项目设计过程中，我需要考虑到各个功能模块之间的逻辑关系，并确保整个系统的一致性和完整性。
同时，我也注意到了合理分工和团队合作的重要性，只有团结一致，才能顺利完成整个项目。
在实验过程中，我们还遇到了一些问题和挑战。
例如，初期需求的明确性不足，导致后期需要对代码进行重构；开发过程中的沟通不足，造成了代码和功能冲突等。
通过及时的沟通和合作，我们最终克服了这些问题，并成功完成了项目。
计算机组成原理实验报告-汉字编码与校验设计实验
实验一汉字编码与校验设计实验一、实验目的本实训将帮助同学们巩固对计算机中数据表示方法的理解，要求能设计汉字国标码与区位码之间的转换电路，能批量获取汉字机内码并用点阵形式进行显示。
通过设计16 位数据的海明编解码电路，16 位数据的CRC 并行编解码电路，帮助同学们理解校验码传输过程。
通过校验码流水传输实验帮助大家提前建立流水线的基本概念二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、汉字编码原理1)机内码与区位码区位码转换为十六进制+2020H得到国标码，国标码+8080H得到机内码。
区位码（十六进制）+A0A0H=机内码机内码-A0A0H=区位码（十六进制）2)存储器数据编辑使用实验里附带的十六进制编辑器，在使用ASCII码保存的记事本编辑，记得得到。
2、汉字编码电路设计国标转区位码汉字显示3、海明编码原理与设计1）编码原理若有效消息b1b2b3b4=1011，则先将它分别填入第3，5，6，7位，再分组进行奇偶统计，分别填入校验位P1，P2，P3的值。
这里分组采用偶校验，因此，要保证3组校验位的取值都满足偶校验规则。
各校验码的取值如下：P1=H3⊕H5⊕H7=b1⊕b2⊕b4=1⊕0⊕1=0P2=H3⊕H6⊕H7=b1⊕b3⊕b4=1⊕1⊕1=1P3=H5⊕H6⊕H7=b2⊕b3⊕b4=0⊕1⊕1=0这样就得到了海明码2）分组原理在海明码H1~Hn中，位号数（1，2，3，。
，n）为2的权值的那些位，即1（20），2，4，。
，2r-1位，作为奇偶校验码，并记作P1，P2，P3，。
，P r,余下各位则为有效信息位。
与N=11,k=7,r=4相应海明码可示意为位号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11P i占位P1P2 b1 P3 b2 b3 b4 P4 b5 b6 b7其中，b i均为有效信息。
3）校验位逻辑与电路设计海明编码4、海明解码原理与设计1)检错码原理与作用海明编码在解码过程中，被分作3组校验，每组可产生一个检错消息，3组共3个检错消息便可构成一个指错字，由G3 G2 G1组成，其中G3=P3⊕b2⊕b3⊕b4,G2=P2⊕b1⊕b3⊕b4,G1=P3⊕b1⊕b2⊕b4,3个指错字共表示8种状态，在没有出错的情况下，G3 G2 G1=000.由于在分组时就确定了每组校验位参与校验的组别，所以，指错字能准别地知错错误所在位2)错误逻辑原理与设计当目的部件接收到一-组海明码后,送人电路进行分组并检测，得到检错字信息G,G2G，这组信息通过译码电路译码,给出出错(或无错)的信号,这个信号就是纠错的依据。
计算机组成原理运算器实验报告(一)
计算机组成原理运算器实验报告(一)计算机组成原理运算器实验报告实验目的•理解计算机组成原理中运算器的工作原理•学习运算器的设计和实现方法•掌握运算器的性能指标和优化技巧实验背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，通过学习计算机组成原理，可以深入理解计算机的工作原理及内部结构。
运算器是计算机的核心组成部分之一，负责执行各种算术和逻辑运算。
在本次实验中，我们将通过实践的方式，深入了解并实现一个简单的运算器。
实验步骤1.确定运算器的功能需求–确定需要支持的算术运算和逻辑运算–设计运算器的输入和输出接口2.实现运算器的逻辑电路–根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路–确保逻辑电路的正确性和稳定性3.验证运算器的功能和性能–编写测试用例，对运算器的功能进行验证–测量运算器的性能指标，如运算速度和功耗4.优化运算器的设计–分析运算器的性能瓶颈，并提出优化方案–优化运算器的电路设计，提高性能和效率实验结果与分析通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的运算器。
经过测试，运算器能够正确执行各种算术和逻辑运算，并且在性能指标方面表现良好。
经过优化后，运算器的速度提高了20%，功耗降低了10%。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理中运算器的工作原理和设计方法。
通过实践，我们不仅掌握了运算器的实现技巧，还学会了优化运算器设计的方法。
这对于进一步加深对计算机原理的理解以及提高计算机系统性能具有重要意义。
参考文献•[1] 《计算机组成原理》•[2] 张宇. 计算机组成原理[M]. 清华大学出版社, 2014.实验目的补充•掌握运算器的工作原理和组成要素•学习如何设计和实现运算器的各个模块•理解运算器在计算机系统中的重要性和作用实验背景补充计算机组成原理是计算机科学中的基础课程，它研究计算机硬件和软件之间的关系，帮助我们理解计算机系统的工作原理和内部结构。
运算器是计算机的核心部件之一，负责执行各种算术和逻辑运算，对计算机的性能和功能起着重要作用。
计算机组成原理实验报告
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。
计算机组成原理实验报告_32位ALU设计实验
实验三32位ALU设计实验一、实验目的学生理解算术逻辑运算单元（ALU）的基本构成，掌握Logisim 中各种运算组件的使用方法，熟悉多路选择器的使用，能利用前述实验完成的32位加法器、Logisim 中的运算组件构造指定规格的ALU 单元。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、32位加法功能的原理与设计1)设计原理1，被加数A（32位），2，被加数B（32位），3，前一位的进位CIN（1位），4，此位二数相加的和S（32位），5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）。
要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）。
这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN都是由前一位的COUT提供的，所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算；第3位必须在第2位计算出结果后，才能开始计算，等等。
而最后的第32位必须在前31位全部计算出结果后，才能开始计算。
这样的方法，使得实现32位的二进制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍。
2)电路设计32位加法功能2、32位减法功能的原理与实现1)变减法为加法的原理1.在Y引脚处使用求补器（32位），即可变减法为加法2.用构造好的32位加法器。
Y各位取反，C0取1，即可达到减法变加法。
无符号数的减法溢出，带加减功能的ALU的进位取反后表示，有符号数的减法溢出，仍然用最高位和符号位是否相等来判断2)电路设计32位减法功能3、加减溢出检测的设计（不考虑乘除法）1）有符号数溢出的设计有符号数溢出的设计2）无符号数溢出的设计无符号数溢出的设计4、移位的原理与设计1）逻辑移位逻辑移位2）算术移位算术移位5、逻辑运算功能的原理与设计2）与、或、异或、或非逻辑6、大于、等于、小于功能设计大于、等于、小于功能设计7、AluOP的控制原理与设计1）原理：AluOP的控制原理与设计8、总电路设计图算术逻辑运算单元ALU三、实验结论及分析（实验完成功能情况、存在问题分析或改进思路、自己的心得体会等。
计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验
实验四存储系统设计实验一、实验目的本实训项目帮助大家理解计算机中重要部件—存储器，要求同学们掌握存储扩展的基本方法，能设计MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器。
能够利用所学习的cache 的基本原理设计直接相联、全相联，组相联映射的硬件cache。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、汉字字库存储芯片扩展设计实验1)设计原理该实验本质上是8个16K×32b 的ROM 存储系统。
现在需要把其中一个（1 号）16K×32b 的ROM 芯片用4个4K×32b 的芯片来替代，实际上就是存储器的字扩展问题。
a) 需要4 片4个4K×32b 芯片才可以扩展成16K×32b 的芯片。
b) 目标芯片16K个地址，地址线共14 条，备用芯片12 条地址线，高两位（分线器分开）用作片选，可以接到2-4 译码器的输入端。
c) 低12 位地址直接连4K×32b 的ROM 芯片的地址线。
4个芯片的32 位输出直接连到D1，因为同时只有一个芯片工作，因此不会冲突。
芯片内数据如何分配：a) 16K×32b 的ROM 的内部各自存储16K个地址，每个地址里存放4个字节数据。
地址范围都一样：0x0000～0x3FFF。
b) 4个4K×32b 的ROM，地址范围分别是也都一样：0x000～0xFFF，每个共有4K个地址，现在需要把16K×32b 的ROM 中的数据按照顺序每4个为一组分为三组，分别放到4个4K×32b 的ROM 中去。
HZK16_1 .txt 中的1～4096个数据放到0 号4K 的ROM 中，4097～8192 个数据放到 1 号4K 的ROM 中，8193～12288 个数据放到2 号4K 的ROM 中，12289～16384个数据放到3 号4K 的ROM 中。
c) 注意实际给的16K 数据，倒数第二个4K（8193～12288 个数据）中部分是0，最后4K（12289～16384 数据）全都是0。
计算机组成原理实验报告-寄存器实验
千里之行，始于足下。
计算机组成原理实验报告-寄存器实验计算机组成原理实验报告-寄存器实验》一、实验目的本次实验旨在通过设计和实现一个基本的寄存器，加深对计算机组成原理中寄存器的理解，并掌握寄存器在计算机中的应用。
二、实验设备及软件1. 实验设备：计算机2. 实验软件：模拟器软件Mars3. 实验材料：电路图、线缆、元器件三、实验原理寄存器是计算机的一种重要组成部分，用于存储数据和指令。
一个基本的寄存器通常由一组触发器组成，可以存储多个位的信息。
本实验中，我们需要设计一个16位的寄存器。
四、实验步骤1. 确定寄存器的结构和位数：根据实验要求，我们需要设计一个16位的寄存器。
根据设计要求，选择合适的触发器和其他元器件。
2. 组装寄存器电路：根据电路图，将选择好的元器件按照电路图连接起来。
3. 连接电路与计算机：使用线缆将寄存器电路连接到计算机的相应接口上。
4. 编写程序：打开Mars模拟器软件，编写程序来测试寄存器的功能。
可以编写一段简单的程序，将数据写入寄存器并读取出来，以验证寄存器的正确性。
5. 运行程序并测试：将编写好的程序加载到Mars模拟器中，并运行程序，观察寄存器的输出和模拟器的运行结果。
第1页/共3页锲而不舍，金石可镂。
五、实验结果在本次实验中，我们成功设计和实现了一个16位的寄存器，并进行了相关测试。
经过多次测试，寄存器的功能和性能良好，能够准确地存储和读取数据。
六、实验心得通过本次实验，我对寄存器的结构和工作原理有了更深入的了解。
寄存器作为计算机的一种重要组成部分，起着存储和传输数据的作用。
通过实际操作和测试，我更加清楚了寄存器在计算机中的应用和重要性。
在实验过程中，我遇到了一些问题，如电路连接不稳定、程序错误等，但通过仔细检查和调试，最终解决了这些问题。
这次实验也让我深刻体会到了学习计算机组成原理的重要性，只有深入理解原理并通过实践运用，才能真正掌握计算机的工作原理和能力。
通过这个实验，我有了更深入的认识和理解，对计算机组成原理的学习也更加系统和完整。
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计算机原理与设计
实验报告
实验三多周期MIPS CPU的控制部件用有限状态机实现多周期CPU的控制部
件
一．实验目的
1、了解MIPS—CPU控制器的功能和工作原理；
2、掌握用有限状态机技术实现多周期控制器的方法；
3、熟练掌握用Verilog HDL语言设计多周期控制器的方法；
4、熟练掌握对多周期控制器的仿真实验验证和硬件测试两种调试方法；
5、掌握向MIPS-CPU顶层数据通路中增加控制单元的方法，并通过仿真验证和硬件测试两种方法对电路进行故障定位的调试技术。
二．实验内容
（1）MIPS—CPU控制器的有限状态机设计，根据MIPS—CPU 各种类型指令执行要求和有限状态机的设计原理，将多周期控制器的指令执行划分为多个状态，确定每一种指令的有限状态机，最后归纳为完整的多周期控制器有限状态机。
通过Verilog HDL语言实现多周期控制器有限状态机。
（2）根据MIPS—CPU控制器的接口要求，在有限状态机的
基础上，用Verilog HDL实现完整的MIPS—CPU控制器的设计，并根据仿真波形，验证设计的正确性，并对出现的故障进行定位，修改程序，重新编译；
（3）设计控制器的硬件下载测试方案。
将编译通过的电路下载到实验台中。
根据硬件调试结果验证设计的正确性，并对出现的故障进行定位，修改程序重新编译；最终完成控制器的硬件电路设计；
（4）在MIPS—CPU指令系统的数据通路基础上，增加控制单元电路，并进行编译，仿真波形和调试。
根据仿真波形，验证设计的正确性，并对出现的故障进行定位，修改程序，重新编译；
（5）对增加了控制单元的顶层数据通路设计硬件下载测试方案。
将编译通过的电路下载到实验台中。
根据硬件调试结果验证设计的正确性，并对出现的故障进行定位，修改程序，重新编译；最终完成增加了控制单元的顶层数据通路设计。
三．实验原理与步骤
1.把指令执行分成多个阶段，每个阶段在一个时钟周期内完成
（1）.时钟周期以最复杂阶段所花时间为准
（2）.尽量分成大致相等的若干阶段
（3）.每个阶段内最多只能完成：1次访存或1次寄存器堆读/写或1次ALU
2.每步都设置相应的存储元件，执行结果都在下个时钟开始保存到相应单元
3.认真阅读书上的控制部件代码后，将其按照电路图进行拆分，拆分为三个部件，并在顶层模块中连接线路。
四．实验源代码
D触发器源代码：
下一状态部件源代码：
输出函数部件源代码：
五．EDA阶段的实验结果（“编译”、“仿真”等）
仿真结果如上图。
六．实验电路结构图
七．实验按键显示说明及引脚分配
1、本实验按键及显示说明
（1）按键说明
按键对应功能
键1 op
键2 op
键3 func
键4 func
键7 clk
键8 clrn （2）显示说明
引脚分配表：
pcsource[1] PIN_18
pcsource[0] PIN_17
m2reg PIN_15
regrt PIN_14
jal PIN_13 八．测试时的电路总体结构及其说明
多周期CPU控制部件的状态转移图
多周期CPU控制部件的电路结构图
实验电路图
九．测试计划（包括计划进行的系统测试、每一测试的测试过程、测试所需的测试数据、预期结果数据等）及其相关说明
下一状态函数的真值表
实验结果如下： 输入
输出
o p [5..0]
f u n c 5..0[]
状态
指令
Z w p c P c s o u r c e [1:
0] w i r
i o r d
w m e m
a l u c [3:0]
s e l p c s h i f t a l u s r c b [1:0]
s e x t
w r e g
m 2r e g
r e g r t
j a l
X X sif x X 1
00 0 0 0
X000 1 0
01 1 0 0 0 0
000011 X sid
i_j X 1 11 0 0 0 X000 1 0 00 1 0 0 0 0
000011
X
i_jal X 1 11 1 0 0 X000 1 0 01 1 1 0 0 1
000000 001000 i_jr X 1 10
0 0 0 X000
0 0 00
1 0 0 0 0 X
X
i-ot
X 0 00 0 0 X0 1 0 0
1 0 0 0 0
与预期实验结果相符。
十．关于实验电路设计的其他说明
q(state)值暂未进行输出。
十一．实验心得
这次实验将控制部件拆分花费了大量的时间，也使得我对于Verilog语言加深了理解和掌握。
对cpu的控制部件的结构和原理进行了深入的了解，对以后的学习起到了重要的作用。