上海大学计算机学院计算机组成原理实验报告6p
计算机组成原理--实验报告
实验一寄存器实验实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
实验电路：寄存器的作用是用于保存数据的CPTH 用74HC574 来构成寄存器。
74HC574 的功能如下：- 1 -实验1：A，W 寄存器实验原理图寄存器A原理图寄存器W 原理图连接线表：- 2 -系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。
在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述．将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H置控制信号为：按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
将66H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H- 3 -置控制信号为：按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。
放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器。
注意观察：１．数据是在放开STEP键后改变的，也就是CK的上升沿数据被打入。
２．WEN，AEN为高时，即使CK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。
实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验连接线表- 4 -将11H、22H、33H、44H写入R0、R1、R2、R3寄存器将二进制开关K23-K16，置数据分别为11H、22H、33H、44H置控制信号为：K11、K10为10，K1、k0分别为00、01、10、11并分别按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R0、R1\R2\R3 的黄色选择指示灯分别亮，放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据被写入寄存器。
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。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告Computer Organization Lab R eports一．实验目的综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。
二．实验环境Dais-CMX16+达爱思教仪三．实验原理1.数据格式模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下：其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜1。
2.指令格式模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。
⑴算术逻辑指令设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下：其中，OP-CODE Rs Rd其中R0=CL;R1=CH;R2=DL;R3=DH⑵访问指令及转移指令模型机设计2条访问指令，即存数（STA）、取数（LDA），2条转移指令，即无条件转移（JMP）、结果为零或有进位转移指令（BZC），指令格式为：其中“0 0 M ”为源码段，2OP-CODE为目的码段（LDA、STA指令使用）。
D为十六位地址段（低八在前，高八随后），M为源寻址模式，其定义如下：⑶ I/O指令输入（IN）和输出（）指令采用单字节指令，其格式如下：⑷停机指令指令格式如下：HALT3.指令系统本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。
下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
表5-1四．实验步骤及结果分析1. 联机运行双击桌面“Dais-CMX 集成开发环境”图标进入联机模式。
在联机状态下，首先应打开mxj4.asm（复杂模型机机器指令及对应微指令代码文件），然后点击工具栏“装载”按钮开始装载，如源程序无语法错误即可完成装载，进入调试状态。
可点击工具栏快捷按钮，详细操作如下：●单节拍：单击菜单“运行→单拍运行微指令”命令或单击工具栏“单拍”按钮，以单节拍方式按T1~T4顺序逐步运行微程序。
●单周期：单击菜单“运行→单步运行微指令”命令或单击工具栏“微单步”按钮，以单周期（T1~T4为一个机器周期）方式逐步运行微程序。
计算机组成原理实验课 实验报告
3设置TH-union+实验机工作方式：将6个拨动开关置于正确位置，实现“分立电路CPU的16位联机工作、使用微程序控制其并从内存读指令”的状态。
4在pc机上启动PECE16.EXE
5练习TH-union+实验机各条指令的使用，掌握其功能。
6编写汇编程序段，实现任务要求的功能。
三、实验结果
三、实验过程
这是一个完成整数排序功能的程序，要求首先输入5个参加排序的整数数值，接下来完成对这5个整数的排序操作，并输出最终的排序结果。
<1>在命令行提示符：下输入下面程序：
10 for i=1 to 5
20 input a(i)
30 next i
40 for i=1 to 4
50 for j=i+1 to 5
2.7实验机存储器使用和扩展实验
一、实验目的
1.理解计算机主存储器芯片的读写和控制方法，学习ROM存储器和RAM存储器的使用
2.熟悉计算机主存储器的组成方法，掌握存储器扩展技术.地址分配
二、实验环境介绍
1.扩展芯片连接
TH-union+教学实验计算机机箱上，供实验中进行存储器扩展空间的只有2个芯片插槽，可插入2片8K*8位的58C65芯片，进行EEPROM存储空间的扩展。
2.58C65芯片应用
58C65芯片是电可擦除可编程的ROM器件，它既可以通过专用的编程软件和设备向芯片写入相应内容，也可以通过写内存的指令，向芯片的指定单元写入数据。
三、实验步骤
用EEPROM芯片58C65扩展主存实验
（1）将扩展的AT58C65芯片插入标有“EXTROMH”和“EXTROML”的自锁紧插座，要注意芯片插入的方向。
计算机组成原理课程设计的实验报告范文
长治学院课程设计报告课程名称：计算机组成原理课程设计设计题目：设计一台性能简单的计算机系别：计算机系专业：计科1101班组别：第三组学生姓名: 学号:起止日期: 2013年7月4日~ 2013年7月10日****:***目录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------23.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2．设计指令系统----------------------------------3 3.3．设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------53.4．编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一课程设计的目的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理；二设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。
计算机组成原理实验报告
实验1 通用寄存器实验一、实验目的1.熟悉通用寄存器的数据通路。
2.了解通用寄存器的构成和运用.二、实验要求掌握通用寄存器R3~R0的读写操作.三、实验原理实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。
由四片8位字长的74LS574组成R1 R0（CX）、R3 R2（DX）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通控制。
RWR为寄存器数据写入使能，DI、OP为目的寄存器写选通。
DRCK信号为寄存器组打入脉冲，上升沿有效.准双向I/O输入输出端口用于置数操作,经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图2—3-3 通用寄存器数据通路四、实验内容1.实验连线连线信号孔接入孔作用有效电平2.寄存器的读写操作①目的通路当RWR=0时，由DI、OP编码产生目的寄存器地址，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”目的编码②通用寄存器的写入通过“I/O输入输出单元”向R0、R1寄存器分别置数11h、22h，操作步骤如下：通过“I/O输入输出单元”向R2、R3寄存器分别置数33h、44h，操作步骤如下：③源通路当X2~X0=001时，由SI、XP编码产生源寄存器，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”源编码④ 通用寄存器的读出关闭写使能，令K18（RWR ）=1，按下流程分别读R0、R1、R2、R3。
五、实验心得通过这个实验让我清晰的了解了通用寄存器的构成以及通用寄存器是如何运用的，并且熟悉了通用寄存器的数据通路，而且还深刻的掌握了通用寄存器R3~R0的读写操作。
实验2 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。
计算机组成原理实验报告+++数据通路实验
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。
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上海大学 计算机学院
《计算机组成原理实验》报告十
实验名称：中断机制和应用（综合实验）
一、 实验目的
1. 学习实验箱感知中断的硬件结构和工作原理。
2. 学习使用中断系统。
3. 学习使用扩展外设。
二、实验原理
1. 程序中断：因“随机性”原因，使一个程序暂停执行，转而执行另一个程序，以处理随机事件，然后
再返回原程序继续执行的过程成为“中断”。
中断发生的时间是随机的（不可预知，但发生后应该如何处理是安排好的），中断发生的“随机性”决
定了“必须用硬件感知中断请求”、“不仅要保存断点，还必须保存现场”。
2. 实验箱的中断感知硬件：当执行取指微指令时，IREN＝0，于是②号或门输出0，这时①号“或门”对
IREQ的Q端开放，若有中断请求就会在这时被CPU感知。所以无论中断请求在何时提出，都只能在取指
阶段被感知！当 ①号“或门”输出0时中断被感知，同时这个低电平使IACK的SD有效，迫使其Q端输
出1，ACK灯亮，并使②号“或门”对IREN关闭并输出1；这个1又使①号“或门”对中断请求关闭并输
出1，这个1又返回IACK的SD端，使IACK保持Q＝1的状态。所以系统进入中断服务子
程序后，ACK灯保持亮，且不响应新的中断请求（仅一级中断）。
3. ICOE向下经“与门”控制PC＋1信号，
ICOE的另一个作用是通过③号“或门”控制EM中指令
的输出，保证在输出中断指令B8H时，EM不输出。
4.
5.试验箱外扩系统
6.74LS08结构俯视图
三、实验内容
1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。
2. 编制中断服务子程序使OUT交替显示AA、BB三次后返回源程序。源程序为实验七完成的交替显示
11和55的程序。
(1). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示三次之前恢复K1K2都为1的状态。记录OUT显示
的现象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。
(2). 运行上述程序，在完成AA、BB交替显示时不恢复K1K2都为1的状态。记录OUT显示的现
象、REQ灯和ACK灯的情况以及ST寄存器的值及改变情况。R2记录主程序延迟时间，R1与主程序显示同
步。分析上述二种显示现象的原因。
四、实验步骤
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计算机组成原理实验报告
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1. 用74LS 08芯片搭建当电键K1和K2都为1时不产生中断请求信号的外部电路。
打开电源，进入手动模式。将试验箱的外扩箱的1和K1相连，2和K2相连，7接地，40接电源vcc。开
关都为1时不产生中断请求信号。
按一下l 就会产生中断。
2.①启动桌面上COMPUTE.EXE软件。
② 连接通信口：COM1/COM2
③ 点击源程序编写程序：
sta:
mov a,#11h
mov r1,a
out
mov a,#10h
loop1:
sub a,#1h
mov r2,a
jz loop2
jmp loop1
loop2:
mov a,#55h
mov r1,a
out
mov a,#10h
loop3:
sub a,#1h
mov r2,a
jz sta
jmp loop3
org 50h
mov r0,#04h
loop4:
mov a,r0
sub a,#1h
mov r0,a
jz exit
mov r0,a
mov a,#aah
out
mov a,#5h
loop5:
sub a,#1h
jz loop6
jmp loop5
loop6:
mov a,#bbh
out
mov a,#5h
loop7:
sub a,#1h
jz loop4
jmp loop7
exit:
mov a,r1
out
mov a,r2
add a,#0h
reti
end
④ 保存，文件名后需加.asm后缀。
⑤打开试验箱， 编译下载。
⑥全速运行
按下中断键，在aa与bb交替显示3次之前松开中断键，记录OUT显示，REQ灯ACK灯的情况，及
ST寄存器的值及改变情况。
运行上述程序，在完成aa与bb交替显示时不松开中断键，记录OUT显示，REQ灯ACK灯的情况，
及ST寄存器的值及改变情况。
五、实验现象
刚开始运行11与55交替出现，R1与OUT显示同步，R2记录的是主程序的延迟时间，执行中断前，
ACK和REQ灯均不亮，ST寄存器为00，OUT显示11和55，按一下中断键松开后 ，就会产生中断，调用
中断程序，aa与bb交替出现，ACK和REQ灯均亮，R0记录aa与bb交替出现的次数，由3依次减1，依
次出现3、2、1，然后R2保持中断时的主程序的延迟时间，R1保持中断时OUT显示的值，然后中断结束
后，ACK和REQ灯又不亮，从R2记录的延迟时间开始，OUT显示R1记录的主程序的值，依次交替出现11
和55.
刚开始运行11与55交替出现，R1与OUT显示同步，R2记录的是主程序的延迟时间，执行中断前，
ACK和REQ灯均不亮，ST寄存器为00，OUT显示11和55。按下中断键后不放开，执行中断时，ACK和REQ
亮起，OUT交替显示aa和bb，直到中断程序依次交替显示3次aa与bb后，再放开，那么OUT会一直交
替显示aa与bb，ACK和REQ灯暗掉后又马上亮，寄存器R1显示11，寄存器R2显示06.
六、实验结论
在完成aa与bb交替显示3次之前，松开中断键，这样产生中断后，中断返回，进行原来的程序执
行。
在完成aa，bb交替显示3次时，不松开中断键，这样就一直进行中断，无法返回原来的程序执行。
七、建议
八、体会
通过这次试验，我了解了中断机制，知道了中断的原理，知道了如何进行程序中断和中断程序的返回
和如何对断点进行保存，知道了中断机制的重要性。
在实验过程中，编写那个延迟和中断子程序的时候，出现了很多波折，R2记录主程序的延迟时间，这
个老是显示不对，然后中断返回时不是从中断断点开始接着执行的，后来老师提示了一下，修改了一下
程序，终于成功了。另外呢，在做实验的时候，一定要有耐心，要有做对的信心，和失败的不灰心，才
有可能最终得到你想要的结果。
九、思考题
实验箱的中断服务程序中可以嵌套一般的子程序吗？
答：不能，因为实验箱的ST寄存器只能存放8位二进制，仅能实现一级中断，所以不能嵌套一般的子
程序。