计算机组成原理课程设计模型机实验报告 精品
计算机组成原理-模型机综合实验

一.实验设计方案实验序号实验名称基本模型机实验实验时间2014年11月19日实验室睿智4—3031.实验目的1、在“微程序控制器的组成与微程序设计实验”的基础上,将第一部分中的各单元组成系统,构造一台基本模型计算机;2、本实验定义五条机器指令,编写相应的微程序,并上机调试运行,形成整机概念。
3、在原有程序的基础上修改一条指令和增加两条指令。
2.实验原理、实验流程或装置示意图1、实验内容:根据模型机的指令系统,编写相应的微程序,并上机调试运行,观察并记录结果。
2、实验原理:在第一部分的单元实验中,所有的控制信号是人为用SWITCH单元产生的,但是在实际的CPU中,所有的控制信号都是由CPU自动产生的。
所以在本次实验中我们用微程序来控制,自动产生各部件单元控制信号,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段微程序。
本实验设计了五条机器指令,其指令格式如下:助记符机器指令码说明IN 00000000 ;输入,“INPUT”设备中的开关状态→R0 ADD addr 00010000 XXXXXXXX ;二进制加法,R0+[addr]→R0STA addr 00100000 XXXXXXXX ;存数,R0→[addr]OUT addr 00110000 XXXXXXXX ;输出,[addr]→BUSJMP addr 01000000 XXXXXXXX ;无条件转移,addr→PC机器指令码的前4位为操作码。
其中IN为单字长,其余为双字长指令,XXXXXXXX为addr 对应的二进制地址码。
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,还必须设计三个控制台操作微程序。
存储器读操作(READ):拨动总清开关CLR后,控制台开关SWB、SWA为“00”时,按START微动开关,可对RAM连续手动读操作。
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》实验报告一

《计算机组成原理》实验报告一一、实验目的:编写程序、上机调试、运行程序是进一步学习和掌握汇编语言程序设计的必要手段。
通过本次实验, 学习、掌握运行汇编程序的相关知识。
1、二、实验内容:2、熟悉实验用微机的软、硬件配置(1)硬件: Intel Celeron 500GHz CPU、128M内存(8M作共享显存)、intel810芯片主板、集成i752显卡、maxtro20G硬盘、ps/2接口鼠标、PS/2接口键盘。
(2)软件:DOS 操作系统Windows98 seMASM汇编语言程序3、熟悉运行汇编语言所需的应用程序汇编程序使MASM连接程序使用LINK程序调试程序使用DEBUG程序4、熟悉汇编语言源程序上机操作过程(1)编辑源文件(选择可使用的文本编辑器)(2)汇编源程序文件(3)连接目标文件(4)运行可执行文件5、汇编操作举例用edit编辑myprog.asm文件;(见下图)用MASM.exe编译myprog.asm生成myprog.obj文件;C:\masm\bin> masm.exe由图中可以看出:0 个警告错误0个严格错误汇编通过, 生成mygrog.obj目标文件(如果有严格错误, 汇编不能通过, 必须返回编辑状态更改程序。
)用link.exe命令链接myhprog.obj生成myprog.exe文件!C:\masm\bin> link.exeC:\masm\bin> myprog.exe运行程序结果为:屏幕显示“Hi! This is a dollar sign terminated string.”三、实验总结:1.可以在DOS或Windows状态编辑汇编源程序2.可以使用EDIT 或记事本编辑汇编源程序, 源程序必须以.asm为扩展名。
在记事本中保存文件时, 可以加双引号“myprog.asm”,文件名就不会出现myprog.asm.txt的错误3.熟悉相关的DOS 命令cd 进入子目录mkdir 建立子目录xcopy *.* /s 拷贝当前目录下所有文件及子目录format a: 格式化A盘4.在Windows 系统下运行汇编程序, 有时会有问题, 建议大家熟悉DOS命令,DOS编辑工具, 在DOS状态下运行汇编程序。
复杂模型机实验实验报告(共9篇)

复杂模型机实验实验报告(共9篇)_复杂模型机实验报告计算机组成原理实验报告实验题目:一台模型计算机的总体设计之复杂模型机设计实验目的:(1)在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统,构造一台复杂模型计算机,建立一台基本完整的整机。
(2)为其定义至少五条机器指令,并编写相应的微程序,通过联机调试,观察计算机执行指令:从取指令、指令译码、执行指令等过程中数据通路内数据的流动情况,进一步掌握整机概念。
实验设备TDN-CM+教学实验系统一套、微型计算机一台、排线若干。
实验原理:(1)数据格式及指令系统:①数据格式模型机规定数据采用定点整数补码表示,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-27 ≤X≤27-1 ②指令格式模型机设计4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。
A.算术逻辑指令设计九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为操作码,RS为源寄存器,RD为目标寄存器,并规定:九条算术逻辑指令的助记符、功能和具体格式见表5.2-1。
B.访问及转移指令:模型机设计两条访问指令,即存数(STA)、取数(LDA),两条转移指令,即无条件转移(JMP)、结果为零或有进位转移(BZC),指令格式如下:其中,OP-CODE为操作码,RD为目的寄存器地址(LDA、STA 指令使用)。
D为位移量(正负均可),M为寻址模式,其定义如下:本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。
C.I/O指令:输入(IN)和输出(OUT)指令采用单字节指令,其格式如下:其中,addr=01时,选中“INPUT DEVICE”中的开关组作为输入设备,addr=10时,选中“OUTPUT DEVICE”中的数码块作为输出设备。
D.停机指令:停机指令格式如下:HALT指令,用于实现停机操作。
③指令系统:本模型机共有16条基本指令,其中算术逻辑指令七条,移位指令两条,访问内存指令和程序控制指令四条,输入/输出指令两条,其它指令一条。
计算机组成原理课程设计报告(基本模型机设计与实现)

本科生课程实习学生姓名学生学号所在专业所在班级指导教师职称时间成绩目录一、课程设计题目 (2)二、课程设计使用的实验设备 (2)三、课程设计内容与步骤 (2)1、所设计模型机的功能与用途 (3)2、数据通路图 (4)3、微代码定义 (4)4、微程序流程图 (5)5、微指令二进制代码 (6)6、本课程设计机器指令 (7)7、模型机的调试与实现 (7)(1)接线图 (7)(2)写程序 (8)(3)运行程序 (8)四、总结 (9)参考文献 (9).一、课程设计题目基本模型机设计与实现二、课程设计使用的实验设备TDN-CM计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干三、课程设计内容与步骤不见实验过程中,各部件单元的控制信号是认为模拟产生的,而本次课程实习将能在为程序控制下自动产生各部件单元控制信号,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。
本课程设计采用六条机器指令:IN(输入)、AND(与运算)、DEC(自增1)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件跳转),其指令格式如下:其中IN、DEC为单字长,其余为双字长指令,********为addr对应的二进制地址码。
1、所设计模型机的功能与用途本次课程设计设计的模型机包括六条指令,输入、与运算、自增、存数、输出、无条件跳转。
利用此模型机可完成两个数的与运算,一个数从键盘输入,另个数从内存中读取,再将运算结果自增1,把最后结果保存到内存中,并且将运算结果输出2、数据通路图3、微代码定义C字段A字段B字段4、微程序流程图控制程序流程图当拟定“取指”微指令时,该微指令的判别测试字段为P(1)测试;控制台操作为P(4)测试,它以控制台开关SWB、SWA作为测试条件,共三路分支。
5、微程序设计完毕后,将每条微指令代码化,将流程图转化为二进制代码表6、本课程设计机器指令7、模型机的调试与实现(1)接线图(2)写程序A、现将机器指令对应的微代码正确写入2816中。
计算机组成原理实验报告1

实验报告模型机总体设计一.基本模型机系统分析与设计1、简单的模型计算机是由算术逻辑运算单元、微程序单元、堆栈寄存器单元、累加器、启停、时序单元、总线和存储器单元组成。
2、在模型机中,我们将要实现RAM的读写指令,寄存器的读写指令,跳转指令,ALU的加、减指令。
把通用寄存器作为累加器A们进行左、右移等操作指令,整体构成一个单累加器多寄存器的系统。
3、根据设计要求,对实验仪硬件资源进行逻辑组合,便可设计出该模型机的整机逻辑框图。
二.指令微程序设计1. ADD A,Ri;功能:(A)+(Ri)—>A步骤:1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)取操作数A->DB,DB->DR1,R1->DB,DB->DR2;3)执行DR1->ALU,DR2->ALU,置CY,ALU->DB,DB->累加器A2. SUB A,Ri 功能:(A) - (Ri)->A步骤:1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)取操作数A->DB,DB->DR1,R1->DB,DB->DR2;3)执行DR1->ALU,DR2->ALU,置CY,ALU->DB,DB->累加器A3. MOV A,Ri;功能:Ri->A步骤:1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行Ri->DB,DB->累加器A,置CY4. MOV Ri,A; 功能:(A)->Ri1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行A->DB,DB->Ri5. JMP addr 跳转到addr1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)执行IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->AB,AB->PC6.RRC A; 功能:带进位向右移1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 2)执行控制信号,置CY7.RLC A;功能:带进位左移1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 3)执行控制信号,置CY8.LDA addr;功能:(addr)->累加器A1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1; 2)计算地址IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR2,IR2->AB3)执行AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->A9.STA addr; 功能:(A)->addr1)取指PC->AB,AB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR,PC+1;2)计算地址IR1->DB,DB->RAM,EMCK=1,RM=1,WM=0,RAM->DB,DB->IR2,IR 2->AB3) 执行A->RAM,EMCK=1,RM=0,WM=1三.指令格式1.ADD A,RiADD A Ri 2.SUB A,RiSUB A Ri 3.MOV A,RiMOV A Ri 4.MOV Ri,AMOV Ri A 5.RRC ARRC A6.RR ARR A7.JMP ADDRJMP ADDR8.LDA ADDRLDA ADDR9.STA ADDRSTA ADDR四.微程序指令格式设计00 取指微指令010203 减法指令微程序(1)04 减法指令为程序(2)050607 MOV指令微程序(1)08 MOV指令微程序(2)09 MOV指令微程序(3)0A0B0C0D0E0D……微程序入口地址微程序首地址形成MD7 MD6 MD5 MD4 MD3 MD2 MD1 MD00 0 I7 I6 I5 I4 1 1按操作码散转指令操作码微程序首地址MD7、MD6 I7 I6 I5 I4 MD1、MD0 MD7~MD00 0 0 0 0 1 003H0 0 0 0 1 1 007H0 0 0 1 0 1 00BH0 0 0 1 1 1 00FH0 0 1 0 0 1 013H0 0 1 0 1 1 017H0 0 1 1 0 1 01BH0 0 1 1 1 1 01FH0 1 0 0 0 1 023H0 1 0 0 1 1 027H0 1 0 1 0 1 02BH0 1 0 1 1 1 02FH0 1 1 0 0 1 033H0 1 1 0 1 1 037H0 1 1 1 0 1 03BH0 1 1 1 1 1 03FH六.模型机时序设计安排1、由于模型机已经确定了指令系统,微指令采用全水平不编码纯控制场的格式,微程序的入口地址采用操作码散转方式,微地址采用技术增量方式,所以可确定模型机中时序单元中所产生的每一节拍的作用。
计算机组成原理——模型机 完整报告

一、目的及要求目的:(1)融会贯通教材各章的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,加深计算机工作中“时间-空间”概念的理解,从而清晰地建立计算机的整机概念。
(2)学习设计和调试计算机的基本步骤和方法,培养科学研究的独立工作能力,取得工程设计和调试的实践和经验。
要求:1.根据给定的数据格式和指令系统,设计一台微程序控制的模型计算机。
2.根据设计图,在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3.在调试成功的基础上,整理出设计图纸和相关文件,包括:(1)总框图(数据通路图);(2)微程序控制器逻辑图;(3)微程序流程图;(4)微程序代码表;(5)设计说明书及工作小结。
二、环境(软硬件平台)WINDOWS XP、QUARTUS II三、内容及步骤(包括程序流程及说明)1.数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法,字长8位,其中最高位为符号位,其格式如下:7 6 5 4 3 22.指令格式本实验设计使用5条机器指令,其格式与功能说明如下:INADDOUTJMPIN指令为单字长(字长为8bits)指令,其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加,结果存放在R0寄存器中。
STA指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。
OUT指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线,显示之。
JMP指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。
数据通路图一旦确定,指令流与数据流的通路也就确定了。
图1中各功能器件上标注的控制点及控制信号,就是微程序控制器设计的依据。
计算机组成原理—模型机设计报告

计算机组成原理--模型机设计报告作者姓名:专业:网络工程学号:指导教师:完成日期:2016年1月6日目录课程设计任务书 (3)1课程设计目的 (3)2课程设计设备 (3)3课程设计内容 (4)3.1课程设计原理 (4)3.2实验步骤 (6)4课程设计结果 (10)5课程设计总结 (14)5.1课程设计的心得、经验教训及注意事项 (14)5.1.1心得体会 (14)5.1.2经验教训 (14)5.1.3注意事项 (14)参考文献 (14)课程设计任务书学生姓名:专业班级: 1320552指导教师:工作单位:题目:基本模型机的设计与实现初始条件1.完成《计算机组成原理》课程教学与实验2.Proteus仿真系统要求完成的主要任务(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1.掌握简单指令系统计算机的微控制器功能与结构特点2.熟悉Proteus仿真系统3.在Proteus仿真系统中确认运行结果4.形成简单指令系统计算机的整机概念1课程设计目的设计并实现基本模型机:(1)理解计算机工作原理(2)设计并验证一个定点计算机模型(3)增加一个浮点运算单元2课程设计设备PC机+Win 2003+proteus仿真器3课程设计内容3.1课程设计原理部件实验过程中,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手动产生各部件单元的控制信号,实现特定指令的功能。
如运算器实验中对74LS-181芯片的控制,存储器中对存储器芯片的控制信号,以及几个实验中对输出设备的控制通过LED灯来显示结果。
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。
本实验采用五条机器指令:IN(输入)、ADD(二进制加法)、STA(存数)、OUT(输出)、JMP(无条件转移)。
基本模型机数据通路框图:基本模型机微程序流程图:3.2实验步骤1、该基本模型机主要有运算器和存储器两大功能器件构成,首先设计运算器并对其进行功能验证。
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实践报告
计算机组成原理--模型机设计报告
作者姓名:
专业:计算机科学与技术
学号:
指导教师:
完成日期:年月号
******学院
计算机工程系
摘要
“计算机组成原理”是计算机科学与技术系的一门核心专业基础课程,在计算机专业中起了很重要的作用。
课程中分部分介绍了计算机的各个部件,我们有必要将它们组合起来以对计算机有一个整体的认识。
这次课程设计通过对一个简单模型机的设计与实现,是我们对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接有更深的理解。
依次设计计算机的几个部件并进行连接使成为一个完整的模型机。
通过运行和调试,使之正常工作。
关键词:运算器;控制器;存储器;输入输出接口;模型机
正文:
一、课设目的要求:
《计算机组成原理》是一门理论性、实践性均较强的专业基础课,要求学生具有一定的电路分析、指令系统编写能力、软件设计能力。
通过计算机组成原理实践周,要突出《计算机组成原理》理论联系实际的特点,培养实践动手能力。
1.培养学生运用理论知识和技能,构建建立问题逻辑结构,锻炼学生分析解决实际
问题的能力。
2.培养学生使用PROTEUS软件分析和设计计算机内部器件的方法和技巧。
3.培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。
4.通过实践设计,要求学生在指导教师的指导下,独立完成设计课题的全部内容,
包括:
(1)通过调查研究和上机实习,掌握PROTEUS软件的设计和仿真调试技能。
(2)掌握计算机系统的组成结构及其工作原理。
(3)设计实现一个简单计算机的模型机,并能够使用PROTEUS软件进行电路仿真验证
二、课设内容:
利用所学的计算机结构和工作原理的知识,要求学生独立完成简单计算机的模型机设计,并用PROTEUS软件进行验证。
在分析设计过程中,要求学生养成良好的习惯,学会分析实际问题,并利用所学的知识建立系统的逻辑结构,学会PROTEUS调试技巧和方法,通过逻辑设计和工程设计培养调试硬件电路的实际动手能力。
要求学生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;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。
三、课设设备:
计算机组成原理教学实验系统及电脑一台。
四、模型机组织结构:
组织结构分为运算器控制器存储器输入输出接口。
运算器是数据的加工部件,是CPU的重要组成部分。
基本结构中必须有算数/逻辑运算单元、数据缓冲存储器、多路转换器和数据总线等逻辑构件。
控制器是计算机的指挥中心,负责决定执行程序的顺序,给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令,由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器组成。
存储器用来
存储程序和数据。
输入输出接口是除了处理器和存储器外,计算机最关键的部件。
五、模型机电路:
五、结束语:
本次实验难度较大需要提前做好准备工作,尤其是基础知识一定要扎实,要先分部分设计好各个部件。
通过这次课程设计,对理论知识有了更深刻的了解,能够利用理论知识构建起模型并使用protues仿真计算机系统,经过仿真更熟练的掌握了p rotus的使用方法,让我系统的了解了计算机的结构和工作原理,对一些部件的功能及工作过程有了更深刻的认识,提高了自己的动手能力和思考能力,熟悉了利用仿真软件对设计进行验证。
在制作过程中,遇到了很多问题,我经过查看资料和请教同学都应经解决了,这次设计对我在以后的学习和工作都有一定的帮助,培养了我的自信心和耐心。
六、附录:
选用部件:。