计算机组成原理实验知识讲解
计算机组成原理解析
计算机组成原理解析计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的基础课程，旨在介绍计算机系统的工作原理和组成结构。
本文将对计算机组成原理进行详细解析，以帮助读者更全面地理解计算机的工作原理。
一、计算机组成原理概述计算机组成原理是计算机科学的基础课程之一，主要涉及计算机的体系结构、指令系统、运算器、存储器、输入输出以及中央处理器等核心组成部分。
计算机组成原理的学习对于学习其他计算机相关课程和深入了解计算机体系结构具有重要的意义。
二、计算机体系结构计算机体系结构指计算机硬件系统中各主要部件之间的组织和联系方式。
常见的计算机体系结构包括冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构。
其中，冯·诺依曼体系结构是最为常见的计算机体系结构，它由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等组成。
三、指令系统指令系统是计算机中的操作系统，用于指导计算机执行各种程序。
指令系统包括指令的格式、指令的种类、指令的寻址方式等内容。
常见的指令系统包括RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）。
四、运算器运算器是计算机中的一个重要组成部分，用于进行算术运算和逻辑运算。
运算器包括算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器（ACC）等部件。
通过ALU的计算和ACC的存储，计算机能够执行各种算术和逻辑操作。
五、存储器存储器是计算机中用于存储数据和指令的部件，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机中进行数据读写的主要存储器，而辅助存储器则用于长期存储和备份数据。
常见的主存储器包括内部存储器和高速缓存存储器。
六、输入输出系统输入输出系统是计算机与外部设备之间进行信息交互的接口。
计算机的输入输出系统包括输入设备和输出设备两部分。
输入设备用于将外部信息输入计算机，例如键盘、鼠标等；输出设备则用于将计算机处理后的结果输出给用户，例如显示器、打印机等。
七、中央处理器中央处理器（CPU）是计算机里的核心部件，负责执行计算机指令和进行数据处理。
计算机组成原理实验教程完整版课件全
02
实验原理
03
实验内容
01
实验目的
实验目的
（1）理解累加器的概念和作用。 （2）连接运算器、存储器和累加器，熟悉计算机的数据通路。 （3）掌握使用微命令执行各种操作的方法。
40
02
实验原理
数据通路总框图：
实验原理
03
实验内容
实验内容
（1）在已有电路中加入一个74LS374芯片作为累加寄存器。 （2）设计微命令，使用累加器完成一次加法运算。
目录
Contents
01
实验目的
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实验原理
03
实验内容
01
实验目的
实验目的
1) 熟悉多思计算机组成原理网络虚拟实验系统的使用方法。 2）掌握全加器的逻辑结构和电路实现方法。
3
02
实验原理
实验原理
（1）全加器是一个三输入，两输出的逻辑部件， 三个输入：被加数Ai、加数Bi和低位的进位Ci， 两个输出：本位和Si和向高位的进位Ci+1，
实验原理
总线与微命令实验数据通路图：
实验原理
03
实验内容
实验内容
（1）运行虚拟实验系统，导入总线与微命令电路。 （2）执行A+B的微命令。 （3）设计并执行C-D的微命令。
谢谢欣赏
感谢使用计算机组成原理多思网络虚拟实验系统
实验五 累加器
基于多思网络虚拟实验系统
目录
Contents
01
实验目的
谢谢欣赏
感谢使用计算机组成原理多思网络虚拟实验系统
实验六 程序计数器
基于多思网络虚拟实验系统
目录
Contents
01
实验目的
计算机组成原理实验2.1总线与寄存器
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1，#SW_BUS=0；启动仿 真，通过拨码开关送入总线BUS任意八位二进制数，赋值 74LS194的输入端D0D1D2D3。按照后页的逻辑功能表置位 74LS194的MR、S1、S0 、SL、SR端，观察并记录CLK端上升 沿和下降沿跳变时刻输出端Q0Q1Q2Q3的状态。
2) 令#SW_BUS=0，三态门74LS244导通，记录BUS总线上的数 据，与总线BIN相比较：
BUS_7 BUS_6 BUS_5 BUS_4 BUS_3 BUS_2 BUS_1 BUS_0 BUS总线
单位D触发器：74LS74 四位D触发器：74LS175
D触发器逻辑功能 表
【2】D触发器实验（一Fra bibliotek总线与寄存器 实验 电路图
三态门74LS244
拨码开关与总线缓冲器（注意观察74LS244左右电平）
【1】总线实验
实验步骤：
1) #SW_BUS = #R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1；启动仿真， 手动拨码开关在总线DIN上置位数据0x55。比较拨码开关 所在的总线DIN与总线BUS上的数据。
实验步骤：
1) 令#R0_BUS= #DR_BUS= #SFT_BUS=1， #SW_BUS=0，启动 仿真，手动拨码开关输入数据到BUS总线，改变74LS74的 D端（即BUS总线的BUS_0）状态，按照后页逻辑功能表置 位74LS74的#Sd端、#Rd端，观察并记录CLK端上升沿 、 下降沿跳变时刻的Q端和#Q端状态。
的0xAA数据存入DR。观察寄存器74LS273的输出端。 6) 再令#R0_BUS=1；观察寄存器74LS374的输出端，请比较器
计算机组成原理实验
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理
二、通用寄存器单元实验
3.实验说明 (2)通用寄存器单元的工作原理 通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，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X0、X1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。
A+B
CN=0，M=0 A+1 (A+B)+1
(A+B) + 1
0
0
AB
B A⊕B A B A +B A⊕B
A+AB (A+B)+AB
A-B-1
AB- 1
A+AB+ 1 (A + B )+ A B +1
A-B
A B
A+AB A+B AB-1 A+A (A+B)+A
(A+B)+A
(A+B)+AB
A+AB+1 A+B+1
一、算术逻辑运算单元实验
4.实验步骤 (2)不带进位位加法 74LS181的M=0，CN=1，S3S2S1S0=1110，则 74LS181工作在无进位位加法运算状态，运算为 F=A加B 本实验中，A=33H，B=55H 应得结果为：F=33H加55H=88H LED显示结果：88H 结果正确？
一、算术逻辑运算单元实验
一、算术逻辑运算单元实验
计算机组成原理全部实验
一、实验目的
1．掌握简单运算器的数据传输方式。
3、P0K、P1K、P2K都置成系统方式；
4、信号连接线必须一一对应连接好。即在实验机左上方的信号接口与实验机右下方的信号接口分别一一对应连接。
左上方右下方
地址指针―――――――――――地址指针
地址总线―――――――――――地址总线〔在实验机右侧中部〕
数据总线―――――――――――数据总线〔在实验机右侧中部〕
运算暂存器DR1―――――――――运算暂存器DR1
运算暂存器DR2―――――――――运算暂存器DR2
微地址―――――――――――――微地址
检查完毕可以通电；
注意事项：
1、电脑屏幕上所有的按钮与实验机上的按钮完全对应。
2、在做实验时，要保证总线不发生冲突。即对总线操作时只有一个操作状态有效。
3、运算器、存储器、数据通路，三个实验按操作步骤操作即可
实验前把TJ，DP对应的逻辑开关置成11状态〔高电平输出〕，并预置以下逻辑电平状态：/ALU－BUS＝1，/PC－BUS＝1，R0－BUS＝1，R1－BUS＝1，R2－BUS＝1时序发生器处于单拍输出状态，实验是在单步状态下进行DR1，DR2的数据写入及运算，以便能清楚地看见每一步的运算过程。
实验步骤按表1进行。实验时，对表中的逻辑开关进行操作置1或清0，在对DR1，DR2存数据时，按单次脉冲P0〔产生单拍T4信号〕。表1中带X的为随机状态，无论是高电平还是低电平，它都不影响运算器的运算操作。总线D7－D0上接电平指示灯，显示参与运算的数据结果。简单运算器的数据传送通路。
计算机组成原理详解
计算机组成原理详解计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的重要基础学科，它研究计算机硬件系统的各个组成部分以及它们之间的相互关系。
本文将以问题-解决的方式，详细阐述计算机组成原理的各个方面。
一、计算机组成原理的基本概念计算机组成原理是指计算机硬件系统的组成和工作原理，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入设备和输出设备等。
其中，中央处理器负责执行各种计算和控制操作，存储器用于存储程序和数据，输入设备用于接收外部信号，输出设备用于显示计算结果或向外部发送信号。
二、计算机组成原理的关键技术1. 计算机指令系统计算机指令系统是计算机最基本的工作方式，它由指令集、寻址方式和指令执行流程等构成。
指令集是计算机能够执行的全部指令的集合，不同的计算机体系结构有不同的指令集。
寻址方式是指计算机执行指令时如何找到指令所需的操作数和结果存放的位置。
指令执行流程是指计算机按照指令顺序执行，逐条完成计算任务。
2. 计算机运算方法计算机运算方法包括算术运算和逻辑运算。
算术运算是对数据进行数字计算，包括加法、减法、乘法和除法等。
逻辑运算是对数据进行判断和比较，包括与、或、非和异或等。
计算机通过算术运算单元（ALU）和逻辑运算单元（ALU）来实现这些运算。
3. 计算机存储系统计算机存储系统用于存储程序和数据，包括主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机能够直接访问的存储空间，通常采用随机存储器（RAM）或只读存储器（ROM）。
辅助存储器是主存储器之外的存储设备，例如硬盘、光盘和磁带等。
4. 计算机输入输出系统计算机输入输出系统用于实现计算机与外部设备的数据交换，包括输入设备和输出设备。
输入设备用于将外部数据传输到计算机中，常见的有键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备用于将计算机处理的结果显示或输出到外部，常见的有显示器、打印机和音响等。
5. 计算机控制系统计算机控制系统用于协调和控制计算机系统的各个部件，包括指令控制、时序控制和数据传输控制等。
计算机组成原理实验介绍
计算机组成原理实验介绍《计算机组成原理实验介绍》1. 引言嘿，你有没有想过，当你打开电脑玩游戏或者处理文档的时候，电脑内部到底在发生着什么样神奇的事情呢？就像一个神秘的黑盒子，我们只看到了它呈现出来的效果，却不太清楚里面的构造和运行机制。
今天啊，咱们就来一起探索计算机组成原理实验的那些事儿，从最基础的概念到实际的应用，再到一些常见的问题，就像给这个神秘的黑盒子打开一道缝，好好地瞧一瞧里面的奥秘。
在这篇文章里，我们会先讲讲计算机组成原理实验的基本概念和理论背景，然后分析它的运行机制，还会看看在生活和高端技术领域的应用，也会聊聊大家对它可能存在的误解，最后再补充一些相关知识，总结一下并且展望未来。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景计算机组成原理啊，说白了就是研究计算机到底是由哪些部分组成的，以及这些部分是怎么协同工作的这么一门学科。
它的理论来源可以追溯到计算机诞生的时候，最早的那些计算机科学家们就开始琢磨怎么把一些基本的计算功能通过硬件组合起来。
就好比盖房子，你得先有砖头、水泥这些基本的材料（也就是计算机的各种硬件组件），然后还得知道怎么把它们搭在一起（各组件的连接和协同工作方式）。
从发展历程来看，最开始的计算机可不像现在这么小巧玲珑、功能强大。
早期的计算机那可是庞大无比，像个巨兽一样，而且功能还很单一。
随着时间的推移，计算机组成的理论不断发展，各种新的组件被发明出来，它们之间的协作也变得越来越高效。
比如说，从简单的算术逻辑单元，发展到现在复杂的中央处理器（CPU），这里面包含了无数科学家和工程师的智慧结晶。
2.2运行机制与过程分析咱们先把计算机想象成一个超级大的工厂。
首先是输入设备，这就像是工厂的原材料进货口。
比如说你敲键盘输入信息，就相当于把原材料送进了工厂。
这些原材料（数据）通过系统总线这个“传送带”，被送到了CPU 这个“加工中心”。
CPU呢，就像是工厂里最聪明的工程师，它能根据接收到的数据进行各种运算和处理。
计算机组成原理重点难点解析精心整理
计算机组成原理部分１．１计算机系统硬件（Hardware）计算机的实体部分，可以实现计算机最基本的操作行为。
软件（Software）使计算机实现各种功能的程序集合。
包括系统软件、应用软件两大类。
高级语言计算机系统层次结构三级层次结构的计算机系统将高级语言程序先翻译成汇编语言程序第三级（高级语言程序）１．３计算机的基本组成运算器：实现数据处理的部件完成最基本的算术逻辑运算ALU (Arithmetic and Logic Unit）＋Registers＋DataPath运算器与机器字长（字的概念）的关系性能指标：MIPS简单运算器结构图存储器：实现数据存储的部件保存程序和数据（二进制信息）存储单元：地址的概念：每一个字节单元拥有一个唯一的地址（索引）存储器的工作方式：读、写存储器结构简图１．３计算机的基本组成控制器：实现控制功能的部件提供各部件工作所需的控制信号，控制计算机其他部件协同工作指令部件（Instruction Register，Instruction Decoder）指令顺序控制（Program Counter）时序逻辑部件（Clock，Timer，Sequencing Logic）控制信号生成部件（Control Signal Generator or Control Memory）控制器结构简图１．３计算机的基本组成输入输出：实现数据交换的部件实现计算机内部与外界（其他系统或人类）的信息交换实现数据交换的设备：输入设备、输出设备接口标准与接口部件计算机整体结构简图SRAMT 5DRAMCsC保持状态：字选线低电平，内部保持稳定状态。
但电容有漏电流，状态不能长久保持新（再生）。
DRAMDRAMD线上的电压在读出过程中的变化情况预充电二维地址结构（AAA二维地址结构（DRAM存储器芯片结构总结SRAM普遍采用全地址线方式，即芯片地址管脚安排了内部所需要的全部行地址和列地址。
芯片采用片选信号CS。
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成绩：计算机原理实验室实验报告
课程：计算机组成原理
姓名：姜香玉
专业：网络工程
学号：132055215
日期：2015年12月
太原工业学院
计算机工程系
实验一：运算器实验
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）实现电路图：
1.设计并验证4位算数逻辑单元的功能
2.实现8位算数逻辑单元
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）（一）验证了基本要求,实现了设计并验证4位算数逻辑单元、实现输入输出锁存、实现8位算数逻辑单元的功能.
运行结果：图一
图二：
（二）思考问题：单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同
答：单总线结构：对这种结构的运算器来说，在同一时间内，只能有一个操作数放在单总线上。
为了把两个操作数输入到ALU，需要分两次来做，而且还需要A，B两个缓冲寄存器。
这种结构的主要缺点是操作速度较慢。
虽然在这种结构中输入数据和操作结果需要三次串行的选通操作，但它并不会对每种指令都增加很多执行时间。
只有在对全都是CPU寄存器中的两个操作数进行操作时，单总线结构的运算器才会造成一定的时间损失。
但是由于它只控制一条总线，故控制电路比较简单。
双总线结构：在这种结构中，两个操作数同时加到ALU进行运算，只需一次操作控制，而且马上就可以得到运算结果。
两条总线各自把其数据送至ALU的输入端因而
实验二：寄存器实验
实验三：输入输出实验
实验环境ISIS仿真软件实验日期2015.11 实现方法：
实验（1）
实验（2）
实验结果分析
实验四：微程序控制器实验
实验环境PC机＋Win7＋proteus仿真器实验日期2015.12一．实验内容
基本要求：
1.掌握微程序控制器工作原理
2设计并实现指令的微程序片段
二．理论分析或算法分析
程序查询方式是最简单、经济的I/O方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与方式，通常接口中至少有两个寄存器，一个是数据缓冲寄存器，即数据端口，用来存放与CPU进行传送的数据信息；另一个是供进行传送的数据信息；另一个是供CPU查询的设备状态寄存器，这个寄存器由多个标志位组成，其中最重要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。
当要的是“外设准备就绪”标志（输入或输出设备的准备就绪标志可以不是同一位）。
当CPU得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行得到这位标志后就进行判断，以决定下一步是继续循环等待还是进行I/O传送。
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）
实验电路图
准备读取下一个数据：
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）过程分析：
在输入设备准备好数据时，发出一个选通信号KEY-BUS，将数据通过总线接收器74LS245送入总线，然后通过总线把数据传送到锁存器74LS373（图中的U2），同时将D触发器U3:B的Q输出端置为1（即灯READ_NEXT亮），表示接口中已经有数据（即准备就绪）。
CPU要从外设输入数据时，先执行输入指令读取状态字，如READ_NEXT=1，再执行输入指令从锁存器中读取数据，同时把DE_C2D 置为1，表示可以准备从外设接收下一个数据；如果READ_NEXT=0；则踏步等待，直至READ_NEXT=1为止。
五．结论
通过本次实验，我掌握了程序查询的基本思想以及工作流程。
通过仿真电路，虽然实验中遇到问题，但在老师和同学的帮助下，最终还是实现了程序查询方式的输入接口和输出接口的工作流程仿真，完成了本次实验。
实验五：微程序设计实验
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）（一）验证了基本要求,实现了设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的功能.
五．结论
完成了本次实验要求的设计并实现指令的微程序执行过程、分析取指过程与微地址的关系的内容，并了解微程序执行过程，微程序即实现程序的一种手段，具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。
每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作。
在有微程序的系统中，CPU内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段。
当CPU执行机器指令时，会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序，取出相应的微指令来控制执行各个微操作，从而完成该程序语句的功能。