东北大学计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验目的，通过本次实验，深入了解计算机组成原理的相关知识，掌握计算机硬件的基本组成和工作原理。
实验一，逻辑门电路实验。
在本次实验中，我们学习了逻辑门电路的基本原理和实现方法。
逻辑门电路是计算机中最基本的组成部分，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算，如与门、或门、非门等。
在实验中，我们通过搭建逻辑门电路并进行实际操作，深入理解了逻辑门的工作原理和逻辑运算的实现过程。
实验二，寄存器和计数器实验。
在本次实验中，我们学习了寄存器和计数器的原理和应用。
寄存器是计算机中用于存储数据的重要部件，而计数器则用于实现计数功能。
通过实验操作，我们深入了解了寄存器和计数器的内部结构和工作原理，掌握了它们在计算机中的应用方法。
实验三，存储器实验。
在实验三中，我们学习了存储器的原理和分类，了解了不同类型的存储器在计算机中的作用和应用。
通过实验操作，我们进一步加深了对存储器的认识，掌握了存储器的读写操作和数据传输原理。
实验四，指令系统实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的指令系统，了解了指令的格式和执行过程。
通过实验操作，我们掌握了指令的编写和执行方法，加深了对指令系统的理解和应用。
实验五，CPU实验。
在实验五中，我们深入了解了计算机的中央处理器（CPU）的工作原理和结构。
通过实验操作，我们学习了CPU的各个部件的功能和相互之间的协作关系，掌握了CPU的工作过程和运行原理。
实验六，总线实验。
在本次实验中，我们学习了计算机的总线结构和工作原理。
通过实验操作，我们了解了总线的分类和各种总线的功能，掌握了总线的数据传输方式和时序控制方法。
结论：通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理的相关知识，掌握了计算机硬件的基本组成和工作原理。
通过实验操作，我们加深了对逻辑门电路、寄存器、计数器、存储器、指令系统、CPU和总线的理解，为进一步学习和研究计算机组成原理奠定了坚实的基础。
希望通过不断的实践和学习，能够更深入地理解和应用计算机组成原理的知识。
《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。
计算机组成原理实习报告
一、实习目的本次实习旨在通过实际操作，加深对计算机组成原理理论知识的理解，提高动手实践能力。
通过实习，使学生熟悉计算机系统的基本组成，了解计算机各部件的功能和相互关系，掌握计算机组成原理的基本实验方法和技能。
二、实习内容1. 计算机系统组成结构实验（1）实验目的：了解计算机系统的基本组成，熟悉各部件的功能和相互关系。
（2）实验内容：观察计算机硬件组成，包括主板、CPU、内存、硬盘、显卡等，了解各部件的功能和作用。
（3）实验步骤：1）观察计算机硬件组成，了解各部件的名称和功能。
2）了解主板、CPU、内存、硬盘、显卡等部件之间的连接关系。
3）分析计算机系统的工作原理。
2. 计算机组成原理实验（1）实验目的：加深对计算机组成原理理论知识的理解，提高动手实践能力。
（2）实验内容：1）静态随机存储器（RAM）实验：学习静态RAM的存储方式，并执行写数据和读数据的操作。
2）指令系统实验：掌握机器指令的编写与执行过程，了解算术运算指令、逻辑运算指令、标志位的作用等。
3）微程序控制器实验：了解微程序设计的方法，掌握微程序控制器的工作原理。
4）流水线CPU实验：理解流水CPU的工作原理，掌握流水线的基本概念和性能分析。
（3）实验步骤：1）按照实验指导书的要求，连接实验电路。
2）进行静态RAM的读写操作，观察实验结果。
3）编写汇编语言程序，执行算术运算、逻辑运算等指令，观察标志位的变化。
4）设计微程序控制器，实现简单指令的执行。
5）分析流水线CPU的时空图，计算吞吐率和加速比。
3. 计算机组成原理综合实验（1）实验目的：综合运用计算机组成原理知识，设计并实现一个简单的计算机系统。
（2）实验内容：1）设计一个简单的计算机系统，包括CPU、内存、输入输出设备等。
2）编写汇编语言程序，实现特定功能。
3）实现系统的输入输出操作。
（3）实验步骤：1）根据实验要求，设计计算机系统的硬件结构。
2）编写汇编语言程序，实现系统功能。
东北大学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班级：班姓名：学号：完成时间：一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。
二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。
三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件●COP2000实验仪●PC机2．软件COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：①总体概述：COP2000模型机包括了一个标准CPU所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。
其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD来实现，其它电路都是用离散的数字电路组成。
微程序控制部分也可以用组合逻辑控制来代替。
模型机为8位机，数据总线、地址总线都为8位，模型机的指令码为8位，根据指令类型的不同，可以有0到2个操作数。
指令码的最低两位用来选择R0-R3寄存器，在微程序控制方式中，用指令码做为微地址来寻址微程序存储器，找到执行该指令的微程序。
而在组合逻辑控制方式中，按时序用指令码产生相应的控制位。
在本模型机中，一条指令最多分四个状态周期，一个状态周期为一个时钟脉冲，每个状态周期产生不同的控制逻辑，实现模型机的各种功能。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告引言计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程之一，通过实验可以更好地理解和掌握计算机的组成和工作原理。
本文将结合实验的过程和结果，详细论述计算机组成原理的一些关键概念和实际应用。
一、实验目的本次实验的目的是通过搭建一个简单的计算机系统，深入了解计算机的各个组成模块，如中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备等，并验证计算机的基本工作原理。
二、实验内容本次实验分为两个部分，第一部分是计算机系统的搭建，包括CPU的设计与实现、存储器的设计与实现等；第二部分是对已搭建的系统进行功能测试，包括寄存器的读写、指令的执行等。
1. CPU的设计与实现CPU是计算机的核心处理单元，它负责执行各种指令，并控制计算机的运行状态。
在本次实验中，我们采用了冯·诺依曼结构的单周期CPU设计，包括指令寄存器、算术逻辑单元、控制单元等组成部分。
通过在实验中的操作和执行，我们深入理解了指令的编码方式、运算的过程等。
2. 存储器的设计与实现存储器是计算机系统中的主要组成部分，用于存放指令和数据。
在本次实验中，我们设计了一个简单的存储器，采用了随机存取存储器（RAM）的结构。
通过实验中的存储器读写操作，我们了解了存储器的寻址方式、数据的存取过程等。
三、实验结果与分析经过实验的搭建和测试，我们成功完成了计算机系统的建设，并验证了其基本功能。
在测试过程中，我们发现了一些问题和改进之处，例如CPU的时钟频率过低导致指令执行速度较慢，存储器的容量不足等。
通过对这些问题的研究和分析，我们能够进一步优化和改进计算机系统的性能。
四、实验心得体会通过本次实验，我进一步加深了对计算机组成原理的理解和掌握。
实验中我不仅学到了理论知识，还通过动手搭建和操作实际的计算机系统，加深了对计算机组成原理的实际应用的理解。
同时，我也意识到计算机的设计和实现是一个综合性强的工程，需要考虑多方面的问题，如硬件的选择与优化、指令的设计与调度等。
计算机组成原理综合实验报告
计算机组成原理综合实验报告一、实验目的本次计算机组成原理综合实验旨在深入理解计算机组成的基本原理，通过实际操作和设计，巩固所学的理论知识，并培养实践动手能力和创新思维。
二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机硬件实验平台、数字逻辑实验箱、示波器、万用表等。
三、实验内容1、运算器实验设计并实现一个简单的运算器，能够完成加法、减法、乘法和除法运算。
通过实验，深入理解运算器的工作原理，包括数据的输入、运算过程和结果的输出。
2、控制器实验构建一个基本的控制器，实现指令的读取、译码和执行过程。
了解控制器如何控制计算机的各个部件协同工作，以完成特定的任务。
3、存储系统实验研究计算机的存储系统，包括主存和缓存的工作原理。
通过实验，掌握存储单元的读写操作，以及如何提高存储系统的性能。
4、输入输出系统实验了解计算机输入输出系统的工作方式，实现与外部设备的数据传输。
四、实验步骤1、运算器实验步骤（1）确定运算器的功能和架构，选择合适的逻辑器件。
（2）连接电路，实现加法、减法、乘法和除法运算的逻辑。
（3）编写测试程序，输入不同的数据进行运算，并观察结果。
2、控制器实验步骤（1）分析控制器的工作流程和指令格式。
（2）设计控制器的逻辑电路，实现指令的译码和控制信号的生成。
（3）编写测试程序，验证控制器的功能。
3、存储系统实验步骤（1）连接存储单元，设置地址线、数据线和控制线。
（2）编写读写程序，对存储单元进行读写操作，观察数据的存储和读取情况。
（3）通过改变缓存策略，观察对存储系统性能的影响。
4、输入输出系统实验步骤（1）连接输入输出设备，如键盘、显示器等。
（2）编写程序，实现数据的输入和输出。
（3）测试输入输出系统的稳定性和可靠性。
五、实验结果1、运算器实验结果通过测试程序的运行，运算器能够准确地完成加法、减法、乘法和除法运算，结果符合预期。
2、控制器实验结果控制器能够正确地译码指令，并生成相应的控制信号，使计算机各个部件按照指令的要求协同工作。
计算机组成原理 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引言：计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程，通过学习该课程，我们可以深入了解计算机的工作原理和内部结构。
本次实验旨在通过实际操作，加深对计算机组成原理的理解，并掌握一些基本的计算机硬件知识。
实验目的：1. 理解计算机的基本组成部分，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等；2. 掌握计算机的运行原理，了解指令的执行过程；3. 学习使用计算机组成原理实验箱，进行实际的硬件连接和操作。
实验过程：1. 实验一：组装计算机本次实验中，我们需要从零开始组装一台计算机。
首先，我们按照实验指导书的要求，选择合适的硬件组件，包括主板、CPU、内存、硬盘等。
然后，我们将这些硬件组件逐一安装到计算机箱中，并连接好电源线、数据线等。
最后，我们将显示器、键盘、鼠标等外设连接到计算机上。
2. 实验二：安装操作系统在计算机组装完成后，我们需要安装操作系统。
本次实验中，我们选择了Windows 10作为操作系统。
首先，我们将Windows 10安装盘插入计算机的光驱中，并重启计算机。
然后，按照安装向导的指引，选择安装语言、时区等相关设置。
最后，我们根据自己的需求选择安装方式，并等待操作系统安装完成。
3. 实验三：编写并执行简单的汇编程序在计算机组装和操作系统安装完成后，我们需要进行一些简单的编程实验。
本次实验中，我们选择了汇编语言作为编程工具。
首先，我们编写了一个简单的汇编程序，实现两个数相加的功能。
然后，我们使用汇编器将程序翻译成机器码，并将其加载到计算机的内存中。
最后，我们通过调试器来执行这个程序，并观察程序的执行结果。
实验结果与分析：通过本次实验，我们成功地组装了一台计算机，并安装了操作系统。
在编写并执行汇编程序的实验中，我们也成功地实现了两个数相加的功能。
通过观察程序的执行结果，我们发现计算机能够按照指令的顺序逐条执行，并得到正确的结果。
这进一步加深了我们对计算机的工作原理的理解。
东北大学计算机组成原理课设报告
计算机组成原理课程设计报告班级：计算机XX 班姓名：XX 学号：XXX完成时间：2017.1.6一、课程设计目的1．在实验机上设计实现机器指令及对应的微指令（微程序）并验证，从而进一步掌握微程序设计控制器的基本方法并了解指令系统与硬件结构的对应关系；2．通过控制器的微程序设计，综合理解计算机组成原理课程的核心知识并进一步建立整机系统的概念；3．培养综合实践及独立分析、解决问题的能力。
二、课程设计的任务针对COP2000实验仪，从详细了解该模型机的指令/微指令系统入手，以实现乘法和除法运算功能为应用目标，在COP2000的集成开发环境下，设计全新的指令系统并编写对应的微程序；之后编写实现乘法和除法的程序进行设计的验证。
三、课程设计使用的设备（环境）1．硬件页脚内容1COP2000实验仪PC机2．软件COP2000仿真软件四、课程设计的具体内容（步骤）1．详细了解并掌握COP 2000模型机的微程序控制器原理，通过综合实验来实现该模型机指令系统的特点：COP2000模型机的指令为8位，根据操作的内容，可以有0到2个操作数。
每个操作数支持5种寻址方式，包括累加器A寻址，寄存器R0~R3寻址，寄存器R0~R3间接寻址，内存直接寻址以及立即数寻址。
COP2000模型机指令的最低两位(IR0和IR1)用来寻址R0~R3四个寄存器；IR2和IR3与ELP微控制信号，Cy和Z两个程序状态信号配合，控制PC的置数即程序的转移。
各种转移的条件判断逻辑如下所示：PC 置数逻辑当ELP=1时，不允许PC被预置当ELP=0时当IR3=1时，无论Cy和Z什么状态，PC被预置当IR3=0时若IR2=0，则当Cy=1时PC被预置页脚内容2若IR2=1，则当Z=1时PC被预置本模型机时序控制采用不定长机器周期的同步控制方式，一条指令最多分四个节拍。
系统提供的默认指令系统包括以下7类指令：该模型机微指令系统的特点（包括其微指令格式的说明等）：COP2000 模型机的微指令字长为24 位，全部为操作控制部分，不含顺序控制字段。
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实验报告
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分步成绩实验表现实验报告总成绩
计算机组成原理
机
实验一寄存器及数据输出实验
一、实验目的
1、掌握寄存器器件的工作原理，了解COP2000模型机所用主要寄存器的位置、作用、数据通路及控制信号；
2、掌握寄存器组的工作原理；
3、了解计算机中多个寄存器不能同时向内部数据总线送出数据的事实——COP2000实验仪选择某个寄存器（允许其向DBUS上输出数据）的方法。
二、实验原理
（一）寄存器
COP2000用74HC574来构成寄存器，74HC574的功能如下：
1，在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中。
2，当OC=1时触发器的输出被关闭，当OC=0时触发器输出数据。
74HC574工作波形图
1、累加器A、暂存器W实验
2、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、输出寄存器OUT实验
寄存器MAR原理图
寄存器ST原理图
寄存器OUT原理图（二）寄存器组
寄存器组R原理图
74HC139含有两个独立的2—4译码器，其引脚与内部逻辑、功能表见实验指导书。
（三）数据输出实验
COP2000实验仪中有7个寄存器可以向DBUS输出数据，但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据。
由X0、X1、X2控制信号决定那一个寄存器向数据总线输出数据，而这三个控制信号为74HC138译码器的三个选择输入端。
74HC138用于选片。
数据输出选择器原理图
µPC原理图
当RES=0时，µPC被清0；
当IREN=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入µPC。
指令总线（IBUS）上的数据可来自一片74HC245。
当IREN=1时，在CK的上升沿，µPC加1。
（二）程序计数器PC
程序计数器PC由2片74HC161组成，能完成加1和预置数功能。
程序计数器的输出由74HC245保存，74HC245与74HC161的输出相连，74HC245（2）的输出连接地址总线，74HC245（1）的输出接到数据总线（当LDPC=0时）。
程序计数器原理图
当指令正常执行时，程序计数器完成加1操作；当执行转移指令时，74HC161用预置数功能，从数据总线接收要跳转的地址。
当RES=0时，PC计数器被清0。
当PC+1=1时，在CK的上升沿，PC计数器加一；当LDPC=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC计数器；当PCOE=0时，PC值送地址总线。
在COP2000中，计数允许控制端PC+1由PCOE取反产生。
PC跳转控制电路原理：在COP2000中，虚拟一片74HC151器件（做在控制芯片CPLD95108中）来决定PC是否被预置。
74HC151为八选一数据选择器，其真值表及工作原理如下图所示。
PC预置控制原理图
当ELP=1时，LDPC=1，不允许PC被预置；
当ELP=0，IR3=0，IR2=0时，且Cy=1时，LDPC=非Cy，当PC被预置；
当ELP=0，IR3=0，IR2=1时，且Z=1时，LDPC=非Z，当PC被预置；
当ELP=0，IR3=1，IR2=X时，LDPC=0，PC被预置。
三、实验内容
（一）PC实验
1、PC加一实验
连接线表
连接信号孔接入孔作用有效电平
1 J2座J3座将K23—K16接入DBUS[7：0]
2 JRC K0 C标志输入
3 JRZ K1 Z标志输入
4 PCOE K2 PC输出到地址总线低电平有效
5 JIR2 K3 预置选择
6 JIR3 K4 预置选择
7 ELP K5 预置允许低电平有效
8 PCCK CLOCK PC工作脉冲上升沿打入
置控制信号为：
K2（PCOE）K5（ELP）。