计算机组成课程设计实验4.doc
计算机课程设计报告
《计算机组成原理课程设计》任务书一、实验目的：(1)通过微程序的编制、装入、执行，验证微程序控制器控制的工作方法。
观察微程序的运行过程，为进行简单模型计算机实验做准备。
(2)通过实验分析简单模型机结构，了解计算机工作原理。
掌握计算机微程序控制器的控制方法，掌握计算机指令执行过程。
(3)深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，通过在简单模型计算机基础上设计新的5条机器指令，以提高学生对计算机机器指令理解，锻炼学生自己动手设计模型计算机机器指令的能力。
二、实验说明：要进行这项大型实验，必须清楚地懂得：（1）模型机的功能部件及其连接关系；（2）模型机每个功能部件的功能与具体组成；（3）模型机支持的指令格式；（4）模型机的微指令格式；（5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接；三、实验内容：（1）完成总线数据传输控制实验。
（2）完成简单模型计算机实验。
（3）完成机器指令设计实验。
可选择其中一项任务任务之一：在模型机上实现以下功能：a)每次输入2个数，将这2 个数相加，其和依次存入存储器地址为20H开始的3个单元，并送LED显示输出，以上操作循环执行3次后停机。
b)其中：设R0为循环计数器、R1为累加器、R2为变址寄存器，Ri就是R2c)INPUT DEVICE和OUTPUT DEVICE的端口地址皆为00H。
任务之二：在模型机上实现以下功能：对输入开关上的数据和存储器某一单元中的数据进行加法操作，结果累计在存储器某一单元中，当累计值大于256时转而进行减法操作，即把此存储器单元中的值减去输入开关上的数据，结果送同一存储器单元，当操作结果小于0时再转而进行加法操作，使用显示灯上出现数据连续加，然后连续减，减到0时再连续加。
这样连续加民、减直到拔动CLR结束程序运行为止。
任务之三：1、分析手动装入程序代码时，为什么必须要在微地址显示灯显示“”时，才从开关上置入指令代码？同时，在手动校验时，为什么只有当微地址显示灯显示“”时，发光管上显示的内容才是内存的数据？2、若将OUT指令的操作码改为0101，则微程序必须做什么样的修改？3、在微程序流程图上，最多还可以添加几条机器指令？四、实验要求：（1）根据实验内容完成各指导书中的实验数据的结果、分析和总结。
计算机组成原理课程设计报告
计算机组成原理课程设计实验报告目录一、程序设计 (1)1、程序设计目的 (1)2、程序设计基本原理 (1)二、课程设计任务及分析 (6)三、设计原理 (7)1、机器指令 (7)2、微程序流程图 (9)3、微指令代码 (10)4、课程设计实现步骤 (11)四、实验设计结果与分析 (15)五、实验设计小结 (15)六、参考文献 (15)一、程序设计1、程序设计目的（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基本模型计算机。
（2使用简单模型机和复杂模型机的部分机器指令，并编写相应的微程序，具体上机调试掌握整机概念。
（3）掌握微程序控制器的组成原理。
（4）掌握微程序的编写、写入，观察微程序的运行。
（5）通过课程设计，使学生将掌握的计算机组成基本理论应用于实践中，在实际操作中加深对计算机各部件的组成和工作原理的理解，掌握微程序计算机中指令和微指令的编码方法，深入理解机器指令在计算机中的运行过程。
2、程序设计基本原理（1）实验模型机结构[1] 运算器单元（ALU UINT）运算器单元由以下部分构成：两片74LS181构成了并－串型8位ALU；两个8位寄存器DR1和DR2为暂存工作寄存器，保存参数或中间运算结果。
ALU的S0～S3为运算控制端，Cn为最低进位输入，M为状态控制端。
ALU的输出通过三态门74LS245连到数据总线上，由ALU-B控制该三态门。
[2] 寄存器堆单元（REG UNIT）该部分由3片8位寄存器R0、R1、R2组成，它们用来保存操作数用中间运算结构等。
三个寄存器的输入输出均以连入数据总线，由LDRi和RS-B根据机器指令进行选通。
[3] 指令寄存器单元（INS UNIT）指令寄存器单元中指令寄存器（IR）构成模型机时用它作为指令译码电路的输入，实现程序的跳转，由LDIR控制其选通。
[4] 时序电路单元（STATE UNIT）用于输出连续或单个方波信号，来控制机器的运行。
计组实验课程设计
计组实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解计算机组成原理，掌握基本硬件组件的工作原理和相互关系。
2. 学生能掌握实验所涉及的关键技术，如电路设计、编程调试等，并了解其在计组实验中的应用。
3. 学生能运用所学的计算机组成原理和实验技能，分析实验现象，解释实验结果。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，独立完成计组实验的电路设计、编程调试等过程。
2. 学生能够通过实验操作，提高动手实践能力，培养问题解决和团队协作能力。
3. 学生能够运用实验报告、口头报告等形式，清晰、准确地表达实验过程和结果。
情感态度价值观目标：1. 学生对计算机组成原理产生兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生在实验过程中，养成严谨、细致的工作态度，提高自我管理和团队协作能力。
3. 学生通过实验课程，认识到计算机科学在现代社会中的重要作用，增强社会责任感和使命感。
课程性质分析：本课程为计算机组成原理实验课程，注重理论联系实际，强调学生动手实践能力的培养。
学生特点分析：学生为大学二年级计算机专业学生，具备一定的计算机基础知识和编程能力，具有较强的求知欲和动手欲望。
教学要求分析：课程要求教师以实验为主线，引导学生掌握计组原理，培养学生的实践能力和团队协作精神。
通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 计算机组成原理概述：介绍计算机硬件的基本组成、工作原理及其相互关系，使学生建立整体概念。
教学内容：CPU、存储器、输入输出设备、总线等硬件组件的原理与功能。
2. 实验原理与技术：讲解实验涉及的关键技术，如数字电路设计、编程调试等。
教学内容：数字电路设计基础、Verilog HDL语言、编程调试方法等。
3. 实验项目设计与实施：根据课程目标，设计具有实际意义的实验项目，引导学生动手实践。
教学内容：算术逻辑单元（ALU）设计、存储器设计、CPU设计等实验项目。
计算机组成原理与汇编实验报告.
计算机组成原理与汇编实验报告.计算机组成原理与汇编课程设计实验报告⽬录⼀、课程设计⽬标 (3)⼆、课程设计基本要求 (3)三、课程设计的内容 (3)四、课程设计的要求 (5)五、实验详细设计 (5)1.统计⽂件中各字母出现的频率 (5)2.⽤递归计算50以内Fibonacci 数, 以⼗进制数输出 (9)3.虚拟平台模拟机实验 (11)六、使⽤说明 (19)七、总结与⼼得体会 (19)⼋、参考⽂献 (20)九、附录 (20)1.字符统计.asm (20)2.斐波那契数（⼩于50）.asm (29)⼀、课程设计⽬标通过课程设计使学⽣综合运⽤所学过的计算机原理与汇编知识，增强解决实际问题的能⼒，加深对所学知识的理解与掌握，提⾼软硬件开发⽔平，为今后打下基础。
课程设计的⽬的和要求：1、使学⽣巩固和加强《计算机原理与汇编语⾔》课程的基本理论知识。
2、使学⽣掌握汇编语⾔程序设计的⽅法及编程技巧，正确编写程序。
3、使学⽣养成良好的编程习惯并掌握调试程序的基本⽅法。
4、使学⽣养成规范书写报告⽂档的能⼒，撰写课程设计总结报告。
5、通过查阅⼿册和⽂献资料，培养学⽣独⽴分析问题和解决问题的能⼒。
⼆、课程设计的基本要求1、认真查阅资料，独⽴完成设计任务，每道题都必须上机通过。
2、编写预习报告，写好代码，上机调试。
3、独⽴思考，培养综合分析问题解决问题和调试程序的能⼒。
4、按时完成课程设计，写出课程设计报告。
三、课程设计的内容1、给定⼀个英⽂ASCII码⽂件，统计⽂件中英⽂字母的频率，以⼗进制形式输出。
2、⽤递归计算50以内Fibonacci 数, 以⼗进制数输出.3、虚拟平台的模型机实验，具体要求如下：1)选择实验设备，将所需要的组件从组件列表中拖到实验设计流程栏中2)搭建实验流程：根据原理图1和电路图（见附件）,将已选择的组件进⾏连线。
3)输⼊机器指令:选择菜单中的“⼯具”，再选择“模型机调试”，在指令输⼊窗⼝中输⼊如下指令：00000000000100000000100100100000000010110011000000001011010000000000000000000001本实验设计机器指令程序如下：4)这⾥做的是个加法运算，第⼀个加数已经存⼊到内存的0000 1010单元中，第⼆个加数是需要⼿⼯输⼊的。
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。
计算机组成原理课程设计报告书
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一．实验计算机设计11.整机逻辑框图设计12.指令系统的设计23．微操作控制部件的设计54．设计组装实验计算机接线表135．编写调试程序14二．实验计算机的组装14三．实验计算机的调试151.调试前准备152.程序调试过程163.程序调试结果164.出错和故障分析16四．心得体会17五．参考文献17题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299，74LS181完成控制信号功能的算逻部件，暂存器LDR1，LDR2，及三个通用寄存器R0，R1，R2等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0LR1LR2寄存器AxBxCxR0-GR1-GR2-G数据总线（D_BUS）ALU-GALUMCNS3S2S1S0暂存器LT1暂存器LT2LDR1LDR2移位寄存器MS1S0G-299输入设备DIJ-G微控器脉冲源及时序指令寄存器LDIR图中所有控制信号LPCPC-G程序计数器LOADLAR地址寄存器存储器6116CEWE输出设备D-GW/RCPU图1整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。
除此之外，CPU的其他部分都由EP1K10集成。
存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H--FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。
《计算机组成原理》课程设计大纲
《计算机组成原理》课程设计大纲课程名称：计算机组成原理课程设计实验学时：1周/人课程编号：学分：1课程总学时：30 实验周学时：2课程总学分：1适用专业及年级：计算机科学与技术二年级课程负责人：大纲主撰人：XXX编写日期：2003年12月一、实验教学目标与基本要求通过该课程设计的学习，利用先进的EDA设计手段，总结计算机组成原理课程的学习内容，学会QuartusII的使用、层次化设计方法、多路开关，逻辑运算部件，移位器设计、微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求，学好计算机科学与技术专业的专业基础课。
每个同学必须将自己做的内容以PPT的方式进行讲解，同时提交一份纸质的实验报告和电子文档。
二、实验课程内容和学时分配业、科研、生产、其他。
三、考核办法1. 同学们在实验前应该认真准备实验，根据实验讲义和课堂上学到的知识写出实验报告，带到实验现场。
2．QuartusII的使用在本次实验中，学会QuartusII软件的使用，然后利用此系统完成：〈１〉一位全加器设计〈２〉并行八位寄存器设计下载到实验箱上，在实验箱上验证。
评分细则：参加实验： 0.2分完成实验报告： 0.2分完成一位全加器设计： 0.3分完成八位并行寄存器设计：0.3分3．层次化设计方法在本次实验中，学会层次化设计方法，利用该方法完成：〈１〉同步二进制计数器〈２〉多位二进制加法器下载到实验箱上，在实验箱上验证评分细则：参加实验： 0.2分完成实验报告： 0.2分完成同步二进制计数器 0.3分完成多位二进制加法器 0.3分4.复杂模型机设计利用TD-CMA平台，设计一套完整的指令系统，并下载到实验平台进行验证。
评分细则：参加实验： 0.3分完成实验报告： 0.3分完成所要求的复杂模型机设计 0.45分正确进行操作并回答问题 0.45分5.微程序控制器设计设计一个微程序控制器，并能在TD－CMA平台上进行验证。
0813022057 施磊磊 计082班 计算机组成原理课程设计(模型计算机的设计与实现)
南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级计082姓名施磊磊学号 **********指导教师顾晖日期 2011.1.10 ～ 2011.1.14一、设计目的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，经阿什计算机工作中“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。
二、设计内容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；（6）工作小结。
三、数据格式与指令系统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 2 1 02、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：7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
35
SUBA,@R1
累加器A减去R1间址的存储器内容
02
5C35
ANDA,#07H
累加器A逻辑与立即数07H
04
68 02
ORA,02H
累加器A逻辑或寄存器02单元的内容
③．按快捷图标的F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行的每条微指令时，寄存器的输入/输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。
3、实验步骤
实验1：
1.在CPLeabharlann H软件中的源程序窗口输入下列程序MOVA,#07H
MOVA,R0
MOVa,@R0
MOVA,01H
IN
OUT
END
②.将程序另存为EX1.ASM，将程序汇编成机器码，调试窗口会显示出程序地址、机器码、反汇编指令。
程序地址
机器码
反汇编指令
指令说明
00
7C07
MOVA,#07H
立即数07H送到累加器A
02
70
MOVA,R0
寄存器R0送到累加器A
03
74
MOVa,@R0
R0间址的存储器内容送到累加器A
04
78 01
MOVA,01H
存储01单元内容送到累加器A
06
C0
IN
端口IN内容输入到累加器A
07
C4
OUT
累加器A内容输出到端口OUT
③.按快捷图标F7，执行“单微指令运行”功能，观察执行每条微指令时，寄存器的输入\输出状态，各控制信号的状态，PC及uPC如何工作。
图4-6存储01单元内容送到累加器A
图4-7端口IN内容输入到累加器A
图4-8累加器A内容输出到端口OUT
图4-9立即数07H送入到寄存器R1
图4-10寄存器R1中的内容送入到W中
图4-11立即数07H送入到累加器A
图4-12累加器A的值加上寄存器R1加进位
图4-13累加器A减去R1间址的存储器内容
通过本次实验，我们了解CPTH计算机组成原理实验软件的使用方法，并利用CPTH计算机组成原理实验软件输入、修改程序，汇编成机器码并下载到试验仪上，由软件控制程序实现单指令执行、单微指令执行、全速执行，并在软件上观察指令或微指令执行过程中数据的走向、各控制信号的状态、各寄存器的值。
图4-14累加器A逻辑与立即数07H
图4-15累加器A逻辑或寄存器02单元的内容
5、结果分析与实验体会
初次接触这样的实验，刚开始觉得很茫然，不知道从何处着手，但通过老师的指导后，慢慢地就理解了做这个实验的要求和目的。本实验要求我们熟悉实验仪的各个模块和它的功能，通过实验，浅显的理解了计算机内部各个部件的功能，各个寄存器的连接方式和数据流通方式。一开始在书上看到的一些什么指令系统、微指令等等东西的时候不知所云，因为他们都是计算机能够识别而我们很难认识的。此外，他们听上去又很抽象，感觉跟人的思维完全不同，不能从形象的角度来见识见识他们，所以很难理解。但是在这次试验后，我对它就有了一个形象化的认识。
计算机组成课程设计实验4.doc
1、实验内容或题目
实验1：数据传送实验/输入输出实验
实验2：数据运算实验（加/减/与/或）
2、实验目的与要求
目的：了解CPTH计算机组成原理实验软件的使用方法
要求：利用CPTH计算机组成原理实验软件输入、修改程序，汇编成机器码并下载到试验仪上，由软件控制程序实现单指令执行、单微指令执行、全速执行，并在软件上观察指令或微指令执行过程中数据的走向、各控制信号的状态、各寄存器的值。
④．在了解数据运算的员列，可以加上一些数据传输指令给累加器A或寄存器R？赋值再运算，并观察运算结果。
4、测试数据与实验结果（可以抓图粘贴）
图4-1立即数07H送到累加器A
图4-2立即数07H送到寄存器R0
图4-3寄存器R0送到累加器A
图4-4R0间址的存储器内容送到累加器A
图4-5立即数07H送到间接地址01H
实验2：
①．在CPTH软件中的源程序窗口输入下列程序
ADDCA,R1
SUBA,@R1
ANDA,#07H
ORA,05H
END
②．将程序另存为EX2.ASM，将程序汇编成机器码，调试窗口会显示程序地址、机器、反汇编指令。
程序地址
机器码
反汇编指令
指令说明
00
21
ADDCA,R1
累加器A的值加上寄存器R1加进位