计算机组成原理实验2实验报告
计算机组成原理实验报告
实验一：脱机运算器实验实验目的：了解AM2901运算器的功能与用法，2片AM2901的级连方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。
实验仪器：TEC-2000实验仪实验原理：脱机运算器实验，是让运算器从教学计算机整机中脱离出来，此时它的全部控制与操作均需通过两个12位的微型开关来完成，这就不能执行指令，只能通过开头、按键控制教学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示灯观察运算结果。
实验内容：1、将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX10（单步、8位、脱机）；先按RESET 按键，再按START按键，进行初始化。
2、按下表所列操作在8位机上进行运算器脱机实验，结果如表所示。
其中D1取为01H，D2取为10H；通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制倍，通过8位数据开关向运算器提供数据（高8位的数据开结果分析：由结果可知，只要按AM2901芯片功能给出其相应的控制信号，即可完成相应的功能。
另AM2901操作周期如下：A、B口数据锁存通用寄存器接收即在下降沿时，A、B口数据锁存器锁存数据，在低电平时通用寄存器接收数据，因此在压START前，ALU输出为结果，压START后，产生高电平到低电平的变化，此时ALU输出的结果存入通用寄存器中，而ALU则输出操作再次被执行的结果，但该结果没有存入通用寄存器中，则下次操作时使用的寄存器值为存入值（表中表现为压START前值）。
实验结论：通过此项实验使我们了解了AM2901运算器的功能与用法，熟悉了2片AM2901的级连方式，以及深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识，让我们加深了对AM2901运算器各项特性的认知程度。
实验二：控制器部件教学实验实验目的：通过教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程后，设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
达到以下目的：1、理解计算机控制器的功能、组成知识2、学习计算机各类典型指令的执行流程3、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立总体概念4、学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术实验仪器：TEC-2000教学计算机实验原理：控制器设计是学习计算机总体组成的设计的重要部分，要在TEC-2000教学机上完成实验，要了解以下内容：1、TEC-2000的功能部件及其连接关系；2、TEC-2000的每个功能部件的功能和控制其运行办法；3、TEC-2000支持的指令格式和指令执行流程分组情况；4、TEC-2000中已经设计并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程，也包括控制器设计与实现中的具体线路和控制信号的组成；5、自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中必须遵从的约束条件。
计算机组成原理实验报告——2运算器实验 华北电力大学 李梅
科技学院综合实验报告( 2011 -- 2012 年度第一学期)名称：计算机组成原理综合实验题目：运算器实验院系：信息工程系班级：学号：学生姓名：指导教师：李梅王晓霞设计周数：第十八周成绩：日期：年月一、目的与要求1.熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；2.熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；3.熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功能不能在运算器芯片之内实现而要到芯片之外另外处理；4.明确教学计算机的运算器部件，使用总计23位的控制信号就完全确定了它的全部运算与处理功能，脱机运算器实验中可以通过24位的微型开关中的23位提供这些控制信号，教学计算机正常执行指令时，这些控制信号必须改由控制器部件来提供。
在两种方式下，每一位（组）的控制功能是完全相同的。
二、实验正文1．实验内容1．1脱机运算器和联机运算器的区别和联系运算器是计算机硬件系统传统的5大功能部件之一，承担执行运算和暂存运算数据的功能，通常由执行算术逻辑运算功能的ALU线路、暂存参加ALU运算的数据和中间运算结果的通用寄存器组、支持乘除法运算的专用寄存器三部分组成，三个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从而构成一个完整的运算器部件。
TEC-XP16教学计算机的运算器部件，主体部分由4片4位长度的位片结构的运算器芯片Am2901组成，每片Am2901可以接收来自内部总线IB的4位输入数据，其4位输出都直接送到地址寄存器AR的不同字段（AR不属于运算器的组成部分，图中用虚线框表示），并且经过支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB。
还要使用MACH芯片内部的部分电路提供ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号，使用一片GAL20V8实现4位的标志位寄存器FLAG，接收ALU输出的4个标志位信号和来自内存堆栈区的4位数据（用于恢复现场状态信息），FLAG的4位输出可以经过一片带支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB，用于保存现场状态信息到堆栈区。
计算机组成实验报告
计算机组成实验报告计算机组成实验报告(共3篇)篇一：《计算机组成与结构》实验报告11 .实验目的：1)．学习和了解TEC-2000 十六位机监控命令的用法；2)．学习和了解TEC-2000 十六位机的指令系统；3)．学习简单的TEC-2000 十六位机汇编程序设计；2.实验内容：1)．使用监控程序的R 命令显示/修改寄存器内容、D 命令显示存储器内容、E 命令修改存储器内容；2)．使用 A 命令写一小段汇编程序，U 命令反汇编刚输入的程序，用G 命令连续运行该程序，用T、P 命令单步运行并观察程序单步执行情况；3、实验步骤1)．关闭电源，将大板上的COM1 口与PC 机的串口相连；2)．接通电源，在PC 机上运行PCEC.EXE 文件，设置所用PC 机的串口为“1”或“2”, 其它的设置一般不用改动,直接回车即可；3)．置控制开关为00101（连续、内存读指令、组合逻辑、16 位、联机），开关拨向上方表示“1”，拨向下方表示“0”，“X”表示任意。
其它实验相同；4)．按一下“RESET”按键,再按一下“START”按键，主机上显示：TEC-2000 CRT MONITOR Version 1.0 April 2001Computer Architectur Lab.，Tsinghua University Programmed by He Jia >5)．用R 命令查看寄存器内容或修改寄存器的内容a.在命令行提示符状态下输入：R↙；显示寄存器的内容图片已关闭显示，点此查看图片已关闭显示，点此查看b.在命令行提示符状态下输入：R R0↙；修改寄存器R0 的内容，被修改的寄存器与所赋值之间可以无空格,也可有一个或数个空格主机显示:寄存器原值:_在该提示符下输入新的值,再用R 命令显示寄存器内容，则R0 的内容变为0036。
图片已关闭显示，点此查看6)．用D 命令显示存储器内容在命令行提示符状态下输入：D 2000↙会显示从2000H 地址开始的连续128 个字的内容；连续使用不带参数的 D 命令，起始地址会自动加128（即80H）。
计算机组成原理实验报告2
计算机组成原理实验报告2上海大学计算机组成原理实验报告二姓名：学号：座位号：上课时间：教师：报告成绩：一、实验名称：运算器实验二、实验目的：1. 学习数据处理部件的工作方式控制。
2. 学习机器语言程序的运行过程。
三、实验原理：CP226实验仪的运算器由一片CPLD实现，包括8种运算功能。
运算时先将数据写到寄存器A和寄存器W中，根据选择的运算方式系统产生运算结果送到直通门D。
实验箱上可以向DBUS送数据的寄存器有：直通门D、左移门L、右移门R、程序计数器PC、中断向量寄存器IA、外部输入寄存器IN 和堆栈寄存器ST。
它们由138译码器的四、实验内容：1. 计算37H+56H后左移一位的值送OUT输出。
2. 把36H取反同54H相与的值送人R1寄存器。
五、实验步骤：实验内容(一):1. 关闭电源。
用8位扁平线把J2和J1连接。
2. 用不同颜色的导线分别把K0和AEN、K1和WEN、K2和S0、K3和S1、K4和S2、K6和X0、K7和X1、K8和X2、K9和OUT连接。
3. K15～K0全部放在1位，K23 ~K16放0位。
4. 注视仪器，打开电源，手不要远离电源开关，随时准备关闭电源，注意各数码管、发光管的稳定性，静待10秒，确信仪器稳定、无焦糊味。
5. 设置实验箱进入手动模式。
6. 设置K0=0，K8K7K6=000，K23 ~K16=0011 0111。
7. 按下STEP键，在A寄存器中存入37。
8. 设置K0=1，K1=0，K23 ~K16=0101 0110。
9. 按下STEP键，在W寄存器中存入56。
10. 设置K0=1，K1=1，K8K7K6=110，K4K3K2=000。
11. 按下STEP键，L寄存器显示1A。
12. 设置K9=0,其他保持不变。
13. 按下STEP键，OUT寄存器显示1A。
14. 关闭实验箱电源。
实验内容(二):1. 基本与实验内容(一)的前5个步骤相同(去掉连接OUT寄存器的导线)。
计算机组成原理实验报告2
组成原理实验报告Computer Organization Lab Reports______________________________________________________________________________ 班级： ___ 姓名：__ _ 学号：_____ 实验日期：_____________学院： ___ _ 专业：_ _____实验顺序：_______ 原创：__ _____ 实验名称：_ ____实验分数：_______ 考评日期:________ 指导教师：______________________________________________________________________________一．实验目的1.熟悉和了解地址总线的组成结构、地址来源及集合原理。
2.掌握程序段与数据段的寻址规则及地址部件的运用技巧。
______________________________________________________________________________二．实验环境Dais-CMX16+达爱思教仪______________________________________________________________________________三．实验原理地址总线的作用是传递地址信息，输出当前数据总线上发送信息的源地址或接收信息的目的地址。
如下图所示本系统设有内存与外设两条地址总线，通过PC计数器提供内存（程序存储器）地址，并由地址寄存器AR传递内存（数据存储器）地址与外设地址。
另外堆栈寄存器SP亦可视为地址寄存器，它的堆顶指向数据与程序指针存取地址。
图2-1地址总线组成通路1.11位内存地址Addr如图2-1所示，本系统从提高信息存取效率的角度设计主内存地址通路，按现代计算机体系结构中最为典型的分段存取理念合成内存地址总线addr，在指令操作“时段”（取操作码与取操作数），以当前程序指针PC为址,遇主存数据传递“时段”以当前数据指针AR为址。
《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。
计算机组成原理实验报告二 半导体存储器原理实验
半导体存储器原理实验一、实验目的：1、掌握静态存储器的工作特性及使用方法。
2、掌握半导体随机存储器如何存储和读取数据。
二、实验要求：按练习一和练习二的要求完成相应的操作，并填写表2.1各控制端的状态及记录表2.2的写入和读出操作过程。
三、实验方案及步骤：1、按实验连线图接线，检查正确与否，无误后接通电源。
2、根据存储器的读写原理，按表2.1的要求，将各控制端的状态填入相应的栏中以方便实验的进行。
3、根据实验指导书里面的例子练习，然后按要求做练习一、练习二的实验并记录相关实验结果。
4、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
四、实验结果与数据处理：（1）表2.1各控制端的状态（2）练习操作数据1：（AA）16 =（10101010）2写入操作过程：1)写地址操作：①应设置输入数据的开关状态：将试验仪左下方“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7-D0设置为00000000即可。
②应设置有关控制端的开关状态：先在实验仪“SWITCH UNIT”中打开输入三态门控制端，即SW-B=0，打开地址寄存器存数控制信号，即LDAR=1,关闭片选信号（CE），写命令信号（WE）任意，即CE=1,WE=0或1。
③应与T3脉冲配合可将总线上的数据作为地址输入AR地址寄存器中：按一下微动开关START即可。
④应关闭AR地址寄存器的存数控制信号：LDAR=0。
2）写内容操作：①应设置输入数据的开关状态：将试验仪左下方“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7-D0设置为10101010。
②应设置有关控制端的开关状态：在实验仪“SWITCH UNIT”中打开输入三态门控制端，即SW-B=0，关闭地址寄存器存数控制信号，即LDAR=0，打开片选信号（CE）和写命令信号（WE），即CE=0,WE=1。
③应与T3脉冲配合可将总线上的数据写入存储器6116的00000000地址单元中：再按一下微动开关START即可。
计算机组成原理--实验二 算术逻辑运算实验
实验二算术逻辑运算实验一、实验目的（1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。
（2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。
（3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。
二、实验原理1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。
图2-374LS181封装图主要引脚有：（1）A0—A3：第一组操作数据输入端。
（2）B0—B3：第二组操作数据输入端。
（3）F0—F3：操作结果数据输入端。
（4）F0—F3：操作功能控制端。
（5）：低端进位接收端。
（6）：高端进位输出端。
（7）M：算数/逻辑功能控制端。
芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、M为0、为1时，操作结果数据输出端F0—F3上的数据等于第一组操作数据输入端A0—A3上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。
当S0—S3、M、上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或算数运算操作。
在加法运算操作时，、进位信号低电平有效；减法运算操作时，、借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，、进位信号无意义。
2.运算器实验逻辑电路试验台运算器实验逻辑电路中，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2-4所示。
途中算术运算操作时的进位Cy判别进位指示电路；判零Zi和零标志电路指示电路，将在实验三中使用。
第一操作数据由B-DA1(BUSTODATA1)负脉冲控制信号送入名为DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUSTODATA2)负脉冲控制信号送入名为DA2的第二操作数据寄存器。
74LS181的运算结果数据由（ALUTOBUS）低电平控制信号送总线。
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课程名称计算机组成原理
课程代码6013749
实验时间2013 年12 月15 日
指导单位
指导教师
学生姓名年级
学号专业
成绩
实验名称
实验地点 6A-417
实验二通用寄存器单元实验
实验类型验证实验学时8 实验日期
实验目的和要求：
目的：1.了解通用寄存器的组成和硬件电路；
2 .利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能
要求：按照实验步骤完成实验项目，实现通用寄存器移位操作。
了解通用寄存器的工作原理运用。
实验环境(实验设备) ：CPT实验机，连线
实验原理及内容
1．实验原理
<1>通用寄存器单元的工作原理：
通用寄存器的核心部件为2片GAL，它具有锁存、左移、右移、保存等功能。
各个功能都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。
当置ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上的数据打入通用寄存器。
可通过设置X1、X0来指定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0~Q7接入判零电路。
LED（ZD）亮时，表示当前通用寄存器内数据为0。
输出缓冲器采用74LS244，当控制信号RA-O为低时，74LS244开通，把通用寄存器内容输出到总线；当控制信号RA-O为高时，74LS244的输出为高阻。
图1 通用寄存器原理图
<2>寄存器实验构成
1．通用寄存器由2片GAL构成8位字长的寄存器单元。
8
芯插座RA-IN作为数据输入端，可通过端8芯扁平电缆，
把数据数据输入端连接到数据总线上。
2．数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制。
用8
芯插座RA-OUT作为数据输出端，可通过端8芯扁平电
缆，把数据数据输出端连接到数据总线上。
3．判零和进位电路由1片GAL、1片7474和一些常规芯片
组成，用2个LED（ZD、CY）发光管分别显示其状态。
2．实验内容
（一）数据输入通用寄存器（二）寄存器内容无进位位左移3．实验前准备
控制信号说明：
信号脉冲作用有效电平
X0、X1 74LS198的工作模式
ERA 选通通用寄存器低电平有效RA-O 通用寄存器内容输出至总线低电平有效RACK 通用寄存器工作脉冲上升沿有效
M 在ALU单元中作为逻辑和算术运算的选择。
在本实验中决定是否带进位移位0带进位1不带进位
4．实验过程
（一）数据输入通用寄存器
1．把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J1插座相连（对应二进制开关H16~H23），把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
2．把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-0、M接入二进制拨动开关。
请按下表接线。
信号定义接入开关位号
RACK PLS1孔
X0 H12孔
X1 H11孔
ERA H10孔
RA-O H9孔
M H4孔
3．二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表）
H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据
0 1 0 0 0 0 1 0 42H
置各控制信号如下：
H12 H11 H10 H9 H4
X0 X1 ERA RA-O M
1 1 0 0 1
4．按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。
5．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
$ 此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7应该显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。
（二）寄存器内容无进位位左移
1．把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
2．实现左移功能，置各控制信号如下：
H12 H11 H10 H9 H4
X0 X1 ERA RA-O M
1 1 0 0 1
3．按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。
4．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值左移。
$ 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为84H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。
5．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
（三）寄存器内容无进位位右移
1．把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
2．实现右移功能，置各控制信号如下：
H12 H11 H10 H9 H4
X0 X1 ERA RA-O M
1 0 0 0 1
3．按启停单元中的运行按钮，置实验机为运行状态。
4．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值右移。
$ 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为21H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。
5．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。
若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环右移的现象。
四、实验小结（包括问题和解决方法、心得体会、意见与建议等）
通用寄存器可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。
通过实验我了解通用寄存器的组成和硬件电路；掌握了利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能的方法。
五、指导教师评语
成绩批阅人日期。