计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理实验报告
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。
计算机组成原理数据通路实验报告
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。
计算机组成原理课程设计
课程设计报告课程设计名称：计算机组成原理系：学生姓名：班级：学号：成绩：指导教师：开课时间：2011-2012学年2 学期一、设计题目计算机组成原理课程设计——简单模型机的微程序设计二、主要内容通过课程设计更清楚地理解下列基本概念：1．计算机的硬件基本组成；2．计算机中机器指令的设计；3．计算机中机器指令的执行过程；4．微程序控制器的工作原理。
5．微指令的格式设计原则；在此基础上设计可以运行一些基本机器指令的微程序的设计三．具体要求1.通过使用作者开发的微程序分析和设计仿真软件，熟悉介绍的为基本模型机而设计的微程序的执行过程。
必须充分理解并正确解释下些问题：（1）微程序中的微指令的各个字段的作用。
哪些字段是不译码的，哪些字段是直接译码的，哪些字段又可以看成是字段间接编码的。
（2）微程序中的微指令是否是顺序执行的，如果不是，那么次地址是如何产生的。
什么情况下，次地址字段才是将要执行的微指令的地址。
（3）在微程序中如何根据机器指令中的相关位实现分支，据此，在设计机器指令时应如何避免和解决与其它指令的微指令的微地址冲突。
（4）哪些微指令是执行所有指令都要用到的。
（5）解释一条机器指令的微程序的各条微指令的微地址是否连续？这些微指令的微地址的安排的严重原则是什么？（6）为什么读写一次内存总要用两条微指令完成？（7）机器程序中用到的寄存器是R0，是由机器指令中哪些位决定的？如果要用R1或R2，是否要改写微程序或改写机器指令？如果要，应如何改写？2.在原有5条机器指令的基础上增加实现下述各功能的机器指令，试设计相应的机器指令的格式并改写原来的微程序使其可以运行所有的机器指令。
新增加的机器指令的功能是：求反指令NOT RS，RD ：/(RS) →(RD)与指令AND RD，（addr）：（RD）与（addr）→(RD)异或指令XOR RD，（addr）：（addr）异或（RD）→(RD)或指令OR RD，（addr）：（RD）或（addr）→(RD)减法指令SUB RD，RS ：（RS）减（RD）→(RD)其中的RS、RD可以是R0、R1、R2中的任何一个。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验报告运算器实验⼀、实验⽬的掌握⼋位运算器的数据传输格式，验证运算功能发⽣器及进位控制的组合功能。
⼆、实验要求完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运⽤。
三、实验原理实验中所⽤的运算器数据通路如图2-3-1所⽰。
ALU运算器由CPLD描述。
运算器的输出FUN经过74LS245三态门与数据总线相连，运算源寄存器A和暂存器B的数据输⼊端分别由2个74LS574锁存器锁存，锁存器的输⼊端与数据总线相连，准双向I/O 输⼊输出端⼝⽤来给出参与运算的数据，经2⽚74LS245三态门与数据总线相连。
图2-3-1运算器数据通路图中A WR、BWR在“搭接态”由实验连接对应的⼆进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产⽣的脉冲把总线上的数据打⼊，实现运算源寄存器A、暂存器B的写⼊操作。
四、运算器功能编码算术运算逻辑运算K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显⽰灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制路。
表2.3.2 运算实验电路搭接表算术运算1.运算源寄存器写流程通过I/O单元“S7~S0”开关向累加器A和暂存器B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读A、B。
3.加法与减法运算令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），为算术加，FUN及总线单元显⽰A+B的结果令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），为算术减，FUN及总线单元显⽰A－B的结果。
逻辑运算1.运算源寄存器写流程通过“I/O输⼊输出单元”开关向寄存器A和B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K17= K18=1，按下流程分别读A、B。
①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=A，即A内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=B，即B内容送到数据总线。
《计算机组成原理》学生实验报告
《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。
它是运算器的核心。
可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。
两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。
进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。
触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。
QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。
《计算机组成原理》教案
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习，学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构，掌握各种计算机组件的功能和工作原理，为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标（1）了解计算机系统的基本组成和各部分功能；（2）掌握计算机指令系统、中央处理器（CPU）的工作原理；（3）熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统；（4）学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述（1）计算机的发展历程；（2）计算机系统的层次结构；（3）计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统（1）指令的分类和格式；（2）寻址方式；（3）指令的执行过程。
2.3 中央处理器（CPU）（1）CPU的结构和功能；（2）流水线技术；（3）多核处理器。
2.4 存储器层次结构（1）存储器概述；（2）随机存取存储器（RAM）；（3）只读存储器（ROM）；（4）缓存（Cache）和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统（1）输入输出设备；（2）中断和DMA方式；（3）总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式，使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程，使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例，使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式，测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》（唐朔飞著，高等教育出版社）。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛，了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机组成原理与汇编原理课程设计(名字排序)
课程设计报告课程名称：计算机组成原理与汇编语言报告题目：汇编语言名字排序学生姓名：所在学院：信息科学与工程学院专业班级：指导教师：2013 年6月26 日摘要汇编语言是直接面向处理器（Processor）的程序设计语言，处理器是在指令的控制下工作的，处理器可以识别的每一条指令称为机器指令。
每一种处理器都有自己可以识别的一整套指令，称为指令集。
处理器执行指令时，根据不同的指令采取不同的动作，完成不同的功能，既可以改变自己内部的工作状态，也能控制其它外围电路的工作状态。
汇编语言的排序，方法有许多，最常见的冒有泡排序、快速排序等等，冒泡排序的方法在软件开发中运用的十分广泛，其运行的效率很高，是排序问题的首选，这项目的排序我也采用冒泡排序，根据字母的先后顺序排列，然后显示出来。
关键词：处理器；指令；排序目录一、课题分析 (1)二、需求分析 (2)1．功能描述 (2)2. 功能模块分析………………………………………………………三、设计方案 (3)1．系统流程图 (3)2．子程序模块设计 (3)3. 详细设计 (3)4．程序调试结果及分析 (4)四、结论与心得 (6)五、参考文献 (6)一、课题分析用汇编语言进行人名排序其核心就是按照人名的字母的顺序进行排序，在此我用的是冒泡排序法。
整个设计思路就是：首先是输入所有的名字，然后把所有的名字放到Nametab表中，然后就是在表中对所有的名字运用冒泡排序法进行排序，先比较相邻的元素。
如果第一个比第二个大，就交换他们两个。
对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对，在这一点，最后的元素应该会是最大的数，针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个，持续每次对越来越少的元素重复上面的步骤，直到没有任何一对数字或字符串需要比较。
最后就是通过k10dispz子程序把排好序的名字输出。
二、需求分析1.功能描述1．从键盘输入人的名字并且显示出来。
2. 建立一个表用来存放所有名字。
计组课程设计报告--谢育武
计组课程设计报告--谢育武计算机组成原理课程设计--------- 微程序控制及CPU指令执行姓名：谢育武学号：20211003789 指导老师：刘超班号：192103--271第五节微程序控制器组成实验一、实验目的（1）掌握时序产生器的组成原理。
（2）掌握微程序控制器的组成原理。
（3）掌握微指令格式的化简和归并。
二、实验电路１．时序发生器TIMER1GAL22V101GND2晶振43VCCMF1CLR#2QD3DP4DZ5TJI6P17INTS8INTC9DB1011GND12CLKININININININININININGNDVC CIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIN242322212021181716151413VCCCLK1INTECLK11INTR2INTE34CLR# 5SKIP67891011GND12TIMER2GAL22V10CLKININININININININININGNDVCCIOIOIOIOIOIOIOIOI OIOIN1242322212021181716151413VCCINTQW4W3W2W1GNDT4T3T2T1W4图9 时序信号发生器图TEC―4计算机组成原理实验系统的时序电路如图9所示。
电路采用2片GAL22V10（U6、U7），可产生两级等间隔时序信号T1－T4和W1－W4，其中一个W由一轮T1－T4循环组成，它相当于一个微指令周期或硬布线控制器的一拍，而一轮W1―W4循环可供硬布线控制器执行一条机器指令。
本次实验不涉及硬布线控制器，因此时序发生器中的相关内容也可根据需要放到硬布线控制器实验中进行。
微程序控制器只使用时序信号T1－T4，产生T信号的功能集成在GAL22V10芯片TIMER1（U6）中，另外它还产生节拍信号W1、W2、W3、W4的控制时钟CLK1。
该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现，其源程序如下： MODULE TIMER1TITLE 'CLOCK GGENERATOR T1,T2,T3,T4' \\MF,CLR,QD,DP,DZ,TJ,P1,INTS,INTC,DB PIN 1..10; W4 PIN 13;\T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,ACT,INTE,QDR PIN 14..22; CLK1 PIN 23;T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,INTE,QDR ISTYPE 'REG'; ACT,CLK1 ISTYPE 'COM'; CLK = .C.;S =[T1,T2,T3,T4,QD1,QD2,INTE,QDR];EQUATIONSQD1 := QD; QD2 := QD1;QDR := CLR & QD # CLR & QDR; ACT = QD1 & !QD2;T1 := CLR & T4 & ACT # CLR & T4 & !(DP # TJ # DZ & P1 # DB & W4) & QDR;T2 := CLR & T1; T3 := CLR & T2;T4 := !CLR # T3 # T4 & !ACT & (DP # TJ # DZ & P1 # DB & W4) # !QDR;INTE := CLR & INTS # CLR & INTE & !INTC; CLK1 = T1 # !CLR & MF;S.CLK = MF; ENDMFQDQD1QD2ACTQDR硬布线控制器只使用时序信号W1－W4，产生W信号的功能集成在GAL22V10芯片TIMER2（U7）中，该芯片的逻辑功能用ABEL语言实现，其源程序如下： MODULE TIMER2TITLE 'CLOCK GGENERATOR W1 W2 W3 W4' \\CLK1,INTR,IE PIN 1..3;CLR,SKIP PIN 5..6;\W1,W2,W3,W4,INTR1 PIN 14..18 ISTYPE 'REG'; INTQ PIN 20 ISTYPE'COM'; CLK = .C.;EQUATIONSW1 := CLR & W4 ;W2 := CLR & W1 & !SKIP; W3 := CLR & W2 & !SKIP;W4 := !CLR # W3 # SKIP & W1 # SKIP & W2 ; INTR1 := INTR; INTQ = IE & INTR1;[W1,W2,W3,W4,INTR1].CLK = CLK1; ENDTIMER1和TIMER2中还集成了中断逻辑，中断逻辑的介绍见第八节。
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计算机组成原理课程设计报告
课程设计题目：计算机组成原理
专业名称：计算机科学与技术班级： 2013240202
关童：201324020217
张一轮：201324020218
孙吉阳：201324020219
张旭：201324020220
老师姓名：单博炜
2015年12月31日
第一章课程设计概述
1.1 课程设计的教学目的
本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上，深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程，进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识
无条件转移)，其指令格式如表1(前4位是操作码)：
表1：
IN为单字长(8位)，含义是将数据开关8位数据输入到R0寄存器；ADD为双字长指令，第一字为操作码，第二字为操作数地址，其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放在
R0；STA为双字长指令，含义是将R0中的内容存储到以第二字A为地址内存单元中；OUT为双字长指令，含义是将内存中以第二字为地址的数据读到数据总线上，由数码管进行显示；JMP是双字长指令，执行该指令时，程序无条件转移到第二字所指定的内存单元地址。
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，还设计了三个控制台操作微程序：存储器读操作”(KRD):拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“00”时，按START 微动开关，可对RAM进行连续手动读操作；存储器写操作(KWE)：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“01”时，按START微动开关，可对RAM进行连续手动写入;启动程序：拨动总清开关CLR后，当控制台开关SWB、SWA置为“11”时，按START微动开关，即可转入第01号“取指”微指令，启动程序运行。
这三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置，其定义如表2：表2：
C字段：
按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示，当拟定“取值”微指令时，该微指令的判
别测试字段为P(1)测试，由于取值指令是所有微程序都是用的公用微程序，因此P(1)测试结果出现多路分支，本机使用指令寄存器的前四位(IR7-IR4)作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定的微地址单元。
控制台操作作为P(4)测试，它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件，出现了3路分支，占用3个固定的微地址单元，当分支地址单元固定后，其余每条微指令各占用控存一个微地址单元，随意填写即可，注意：微程序流程图上的单元地址为八进制。
指令寄存器(IR)用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，先把它从内存中取到缓存，然后在传送到指令寄存器中。
图2 微程序流程图
当全部微程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，表4即为将图2微程序流程图按微指令格式转化得到的“二进制微代码表”。
下图为表4：
2.2 操作步骤
1 按附页中图3进行连线。
2 测试：在联机软件CMPP中打开复杂模型机的数据通路图，在测试菜单中点击“开始”，按照提示进行测试。
3 写程序：采用联机读/写程序
按下面规定格式，用联机软件在CMPP中建立将机器指令及微指令的二进制代码编辑成十六进制的*.TXT文档，并用联机软件的转储功能将该格式文件装载到实验系统中。
程序：$P0000 微程序：$M00018110
$P0110 $M0101ED82
$P020A $M0200C048
$P0320 $M0300E004
→【复杂模型机】功能菜单打开相应动态数据通路图，按相应功能键即可联机运行、监控、调试程序。
第三章指定应用项目的设计实现
3.1 设计任务：
将指令中所带数据X与以R0内容K为地址的内存单元内容Y执行X减Y的反的运算，结果送入Y 的上一个内存单元。
3.2 任务分析及解决方案：
对该任务而言，可以看出，该任务中涉及到了减法运算和逻辑非运算。
根据题目，X存于R0寄存器中，Y存在于以K为直接地址的R1寄存器中，然后将Y取反，存入R1，将R0与R1中内容相减存入R0，最
后将结果存入R1寄存器中以60位地址的单元中。
3.3 设计原理：
整体设计原理与第二章规定项目设计原理相似，其中，数据通路框图如附页图1所示。
本任务采用的的五条机器指令为：IN(输入)，SUB(二进制减法)，AND(逻辑非运算后求逻辑与)，STA(存数)，OUT(输出)，其功能和格式见表5。
表5：
→
将该为该任务设计的程序做成*.TXT文档，其内容如下：$P 00 60
$P 01 01
$P 02 C1
$P 03 61
$P 04 45 ;R1寄存器内容取反
$P 05 84 ;R0-R1->R0
$M 11 103001
$M 12 06B201
$M 13 002414
$M 14 05B201
$M 15 002416
$M 16 01B201
$M 17 002418
$M 18 02B201
$M 1B 005341
$M 1C 10101D
$M 1D 10608C $M 1E 10601F $M 1F 101020 $M 20 10608C $M 28 101029 $M 29 00282A $M 2A 04E22B $M 2B 04928C $M 2C 10102D $M 2D 002C2E $M 2E 04E22F
4.1 收获、体会
关童：虽然曾经在相关课程中学到了与课程设计有关的内容，但现在上手的时候感觉非常茫然，不知该如何下手，但是在老师的悉心指导和同学们之间的热烈讨论，让任务的进行渐渐有了方向，找到了关键所在。
随着不断的研究和尝试，设计的思路渐渐清晰，终于完成。
虽然在整个过程中经历了不少挫折，但是最后的成功带来的喜悦和收获让我觉得一切努力都是值得的。
张一轮：这次实验经过了四天的时间，因为平时对这方面的知识了解的不够多，所以在实验中遇到了一些困难，但是在老师和同学的帮助下还是圆满的完成了这次课设，让我更加的喜欢上了这一门课，最后感谢老师这学期的教学与指导。
孙吉阳:这次课设，加强了我们动手、思考、解决问题的能力，提高了综合应用所学知识解决问题的能力。
这次课设让我更加了解到计算机组成原理的重要性。
以及它对我们专业的发展发挥的作用。
对我们而
言，知识上的收获很重要，谢谢老师一学期的教导。
张旭：课设已经结束，学到了很多以前不理解的东西,我以前不曾了解的东西也懂得了如何运用，受益匪浅，对计算机的内部结构和原理有了更深的理解，最后感谢老师的指导。
附页
图1 数据通路框图
图3 接线图。