山东大学计算机组成原理课程设计实验报告
计算机组成原理课程设计报告实验报告书
计算机组成原理课程设计报告班级：：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根本方法并了解指令系统与硬件构造的对应关系；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展设计的验证。
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〕指令系统特点与设计模型机的指令码为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存放器，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。
模型机有24位控制位以控制存放器的输入、输出，选择运算器的运算功能，存储器的读写。
指令系统包括以下七类：23〕指令格式该模型机微指令系统的特点〔包括其微指令格式的说明等〕：微指令格式2.计算机中实现乘法和除法的原理〔1〕无符号乘法①实例演示〔即，列4位乘法具体例子演算的算式〕：被乘数为1001〔二进制〕，即为十进制的9；乘数为0110〔二进制〕，即为十进制的6。
那么，可以通过笔算得到：1001×0110=00110110即十进制运算结果为：9×6=54无符号乘法的实例演示如图1所示：1 0 0 1 ；被乘数× 0 1 1 0 ；乘数0 0 0 0 ；初始值〔零〕＋ 0 0 0 0 〔0〕；乘数最低位为0，局部积加0，被乘数左移一；位，乘数右移一位。
计算机组成原理课程设计总结报告
计算机组成原理课程设计总结报告课设题目：鼠标的制作院系：计算机学院专业：计算机科学与技术班级：xxxx学号：xxxxx姓名：xxxx一.项目介绍与设计目的1.项目介绍运用基本的元器件完成鼠标的制作与调试并可以在计算机上使用。
2.实验目的本实验旨在通过自己做鼠标锻炼考察对计算机组成原理知识的运用与实践二.项目环境要求在整洁的桌面完成，避免零件混乱。
焊枪使用之前先做清洁处理，不用时放在烙铁架上三.电路图及原理分析电路图：原理分析：在光电鼠标内部有一个发光二极管，通过该发光二极管发出的光线，照亮光电鼠标底部表面（这就是为什么鼠标底部总会发光的原因）。
然后将光电鼠标底部表面反射回的一部分光线，经过一组光学透镜传输到一个光感应器件（微成像器）内成像现在，翻过一只发红光的光学鼠标，您都可以看到一个小凹坑，里面有一个小棱镜和一个透镜。
工作时，从棱镜中会发出一束很强的红色光线照射到桌面上，然后通过桌面不同颜色或凹凸点的运动和反射，来判断鼠标的运动当鼠标移动的时候，成像传感器录得连续的图案，然后通过“数字信号理器”(DSP)对每张图片的前后对比分析处理，以判断鼠标移动的方向以及位移，从而得出鼠标x, y方向的移动数值。
再通过SPI传给鼠标的微型控制单元。
鼠标的处理器对这些数值处理之后，传给电脑主机四.项目实现步骤及注意事项1项目实验步骤：首先先焊接电容主芯片、发光二极管、电阻、按钮的焊接数据线的焊接，按G-蓝、A-白、C-橙、D-绿，接法如下图各组件的安装及鼠标外壳的嵌套2.注意事项焊接电路时连续焊接时间不超过三秒清洁电烙铁焊头使用加水湿润，湿度如拧干的毛巾，不用时一定要放在烙铁架上电容具有正负极之分。
靠近白色横条纹的引脚为负极。
对应电路板上涂白色的区域。
电路版上用到的两个电容不是一样容量的，要注意区分，前面图片中用红色边框圈起来的电容是100uf的，另外一个是10uf。
发光二极管也有正负极之分。
接反了灯就不会亮。
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实验报告
计算机组成原理课程设计实验报告（1-3）山东大学计算机组成原理课程设计实验一------利用ispEXPERT SYSTEM软件设计四位全加器（一）实验环境：windows 98上的ispEXPERTSYSTEM（二）实验目的：熟悉ispEXPERTSYSTEM的初步使用（三）实验要求：用门电路设计一个一位二进制全加器。
二个加数为a,b,地位进位ci，向高位进位co.进而使用层次化设计思想设计一个四位全加器。
（四）实验步骤：4.1创建新项目4.1.1启动ISPEXPERTSYSTEM。
在windows下，选Lattice Semiconductor 项的ispEXPERTSYSTEM Project Navigator.4.1.2.建立新项目：选择菜单 File选择New Project键入项目名D:\EXP1\wuyupeng.syn4.1.3项目命名：用鼠标双击Untitled。
在 Title 文本框中输入“EXP1 Project”, 并选 OK。
4.2 选择器件：双击ispLSIispLSI5384V-125LB388,你会看到Choose Device 对话框 ( 如下图所示)在 Choose Device 窗口中选择 ispLSI1000 项按动器件目录中的滚动条，直到找到并选中器件 ispLSI 1032E-70LJ84揿 OK 按钮，选择这个器件(各种参数的设置)4.3设计输入：首先设计一个一位全加器，然后以这个器件作为本地器件来使用设计一个四位全加器4.3.1设计一个一位全加器：4.3.1.1原理图命名：选中Source下的NEW选项选中Schematic（确认按OK）输入文件名ADD.SCH进入原理图编辑窗口。
4.3.1.2 在图纸上添加器件：根据逻辑电路知识可知：s=a b ci; co=a*b+（a)*ci;接下来就是根据逻辑原理选择相信的器件来完成逻辑电路的设计，具体方法是：选择Add菜单下的Symbol)然后在各种库中选择所需要的器件4.3.1.3 添加连线：选择Add菜单下的wire项，进入画线状态，单击左键定义连线的左端，将光标移至线的另一端，在此单击左键即可定义这根线。
计算机组成原理实验报告
1. 寄存器五、实验总结按照实验要求进行连接和操作，对通用寄存器组进行了数据的写入和读出，两组数据完全对照，得到了预期效果，说明了存入数据的正确性，在整个过程中也对寄存器组的构成和硬件电路有了更深层次的理解。
2. 运算器五、实验总结基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。
最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的3. 存储器五、实验总结按照实验要求连接器材设备元件，按照给定步骤进行实验操作。
通过向静态RAM中写入数据并读出数据，在INPUT单元输入数并存入地址寄存器，再向相应的地址单元存入数，验证读出数据时，只需再INPUT单元输入想要读出单元的地址，再通过片选端CE读出存储单元的数据，其中We=0是控制写端，WE=1控制读，CE低电平有效。
实验过程遇到一些问题，对实验容不是很熟，有待提高。
4. CPU与简单模型机设计实验一、实验目的(1) 掌握一个简单CPU的组成原理。
(2) 在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机。
(3) 为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。
二、实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
三、实验原理本实验要实现一个简单的CPU，并且在此CPU的基础上，继续构建一个简单的模型计算机。
CPU 由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（R0），指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，如图5-1-1 所示。
这个CPU 在写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能，但是机器指令一般存放在主存当中，CPU 必须和主存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。
计算机组成原理实验
计算机组成原理实验计算机组成原理实验报告1. 引言计算机组成原理实验是计算机类专业学生进行的重要实践课程之一。
通过实验，学生可以深入了解计算机系统的各个组成部分以及它们的功能和工作原理。
2. 实验目的本次实验的主要目的是探究计算机中的主要组成部分，包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备以及硬盘等，并了解它们的相互连接与调度方式。
3. 实验装置和材料本实验使用了一台计算机，配备有Intel Core i7处理器、8GB 内存和500GB硬盘。
实验中还使用了键盘、鼠标和显示器等输入输出设备。
4. 实验过程及结果4.1 CPU实验在这个实验中，我们通过编写汇编语言程序来实现简单的数值运算。
实验结果显示，CPU能够根据程序逐条执行指令，并正确计算出结果。
4.2 内存实验通过编写C语言程序，我们对内存进行读写操作。
实验结果显示，内存可以正确存储和读取数据，并且能够保持数据的一致性。
4.3 输入输出设备实验在这个实验中，我们测试了键盘和鼠标的输入功能以及显示器的输出功能。
实验结果显示，输入设备能够正确识别用户的输入，而输出设备能够正确显示结果。
4.4 硬盘实验通过读写文件的操作，我们测试了硬盘的存储和检索功能。
实验结果显示，硬盘能够正确存储和读取文件，并且能够在短时间内进行大量的数据传输。
5. 结论通过本次实验，我们深入了解了计算机系统的各个组成部分以及它们的功能和工作原理。
实验结果表明，计算机的各个组件能够正常工作，并且能够协同工作以完成复杂的任务。
6. 参考文献[1] 《计算机组成原理实验指导书》[2] Smith, J.E., & Jones, P. 《Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface》. Morgan Kaufmann, 2014.。
计算机组成原理课程设计实验报告
计算机组成原理实验报告班级：1403011学号：140301124姓名：于梦鸽地点：EII-312时间：第3批计算机组成原理与体系结构课程设计基本模型机设计与实现一．实验目的1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识； 2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM 的配置方法。
4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。
5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。
掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。
6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。
二．实验原理1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。
实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，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。
2．指令格式（1）指令格式采用寄存器直接寻址方式，其格式如下：其中IN 为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr 对应的十六进制地址码。
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。
1,存储器读操作（KRD ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 0”时，可对RAM 连续手动读入操作。
2,存储器写操作（KWE ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 1”时，可对RAM 连续手动写操作。
3、启动程序（RP ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。
计算机组成原理的实验报告
计算机组成原理的实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解计算机组成原理中的关键概念和组件，通过实际操作和观察，增强对计算机硬件系统的认识和掌握能力。
具体包括：1、了解计算机内部各部件的工作原理和相互关系。
2、熟悉计算机指令的执行流程和数据的传输方式。
3、掌握计算机存储系统的组织和管理方法。
4、培养分析和解决计算机硬件相关问题的能力。
二、实验设备本次实验使用的设备包括计算机、逻辑分析仪、示波器以及相关的实验软件和工具。
三、实验内容1、运算器实验进行了简单的算术运算和逻辑运算，如加法、减法、与、或等操作。
观察运算结果在寄存器中的存储和变化情况。
2、控制器实验模拟了指令的取指、译码和执行过程。
分析不同指令对计算机状态的影响。
3、存储系统实验研究了内存的读写操作和地址映射方式。
考察了缓存的工作原理和命中率的计算。
4、总线实验观察数据在总线上的传输过程和时序。
分析总线竞争和仲裁的机制。
四、实验步骤1、运算器实验步骤连接实验设备，将运算器模块与计算机主机相连。
打开实验软件，设置运算类型和操作数。
启动运算，通过逻辑分析仪观察运算过程中的信号变化。
记录运算结果，并与预期结果进行比较。
2、控制器实验步骤连接控制器模块到计算机。
输入指令序列，使用示波器监测控制信号的产生和变化。
分析指令执行过程中各个阶段的状态转换。
3、存储系统实验步骤搭建存储系统实验电路。
进行内存读写操作，改变地址和数据，观察存储单元的内容变化。
分析缓存的替换策略和命中率的影响因素。
4、总线实验步骤连接总线模块，配置总线参数。
多个设备同时发送数据，观察总线的仲裁过程。
测量数据传输的时序和带宽。
五、实验结果与分析1、运算器实验结果加法、减法等运算结果准确，符合预期。
逻辑运算的结果也正确无误。
观察到在运算过程中，寄存器的值按照预定的规则进行更新。
分析：运算器的功能正常，能够准确执行各种运算操作，其内部的电路和逻辑设计合理。
2、控制器实验结果指令能够正确取指、译码和执行，控制信号的产生和时序符合指令的要求。
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运算器结构如下图所示。R0、R1、R2 均为 D 触发器组成的八位寄存器，在打入 脉冲 CPRi 的作用下，接收数据输入端提供的信息送入 Ri 中。
μIR23-16 为微指令寄存器的高八位，可定义为操作数。进位信号 C0、打入脉冲 CPR0、CPR1、CPR2、M、S0、S1、S2、S3 均由微指令寄存器的 μIR8 和 μIR7--μIR0 产生。
算术逻辑运算单元 ALU 的设计
该部分中算术逻辑运算单元用两片 74LS181 芯片按如下图所示结构实现八位 组间串行进位运算器。
74LS181 功能表如下图所示。
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计算机一班 鸿武 QQ:2420430689(2 号)
ALU 的实现电路图如下。
实验调试
将设计完成的电路图下载到 FPGA 中。按照前面所给的 74LS181 功能表编写 微指令，并写入到 ROM 中，微指令从 0 地址单元开始存放。
微程序控制的存储器读写系统设计............................................... 7 设计目的................................................................. 7 设计要求................................................................. 7 结构与信号索引........................................................... 8 微指令格式及微指令编制................................................... 8
微程序控制的运算器设计详细电路图 ........................................ 22 微程序控制的存储器读写系统设计详细电路图 ................................ 24 微程序设计模型机详细电路图.............................................. 25 硬布线控制的模型机详细电路图............................................ 34
设计要求
课程设计平台为设计环境提供了容量为 256×8 的随机存储器。在此基础上， 设计相应的外围电路和时序对随机存储器进行读写操作。结构框图如下图所示， 设计完成后可以根据 pc 访问内存，取出地址 Ad1，根据 Ad1 访问取出数据 X，将 X 保存在 Ad2 地址单元。
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计算机一班 鸿武 QQ:2420430689(2 号)
计算机组成原理课程设计报告
计算机科学与技术学院 2014 级 1 班 鸿武
QQ:2420430689(2 号) 2016 年 11 月 22 日
计算机一班 鸿武 QQ:2420430689(2 号)
目录
总述 ........................................................................ 2 课程设计目的............................................................. 2 课程设计内容与要求....................................................... 2 课程设计工具............................................................. 2 课程设计方法............................................................. 2 同组者................................................................... 2
简单模型机设计——微程序设计................................................. 8 设计目标................................................................. 9 指令系统................................................................. 9 总体结构................................................................. 9 关键部件................................................................ 10 微程序控制器的结构...................................................... 13 微指令格式.............................................................. 14 微程序编写.............................................................. 15 调试.................................................................... 16
例如要实现 55+AAR2
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需要如下指令： 55→R0 ：01010101 00000000 10000000 即 550080 AA→R1：10101010 00000000 01000000 即 AA0040 R0＋R1→R2：00000000 00000001 00101001 即 000129 R0-R1→R2：00000000 00000000 00100110 即 000026
同组者
XX
微程序控制的运算器设计
设计目的
①熟悉简单运算器的ห้องสมุดไป่ตู้构。
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②熟悉微命令的产生和时序。 ③熟悉运算器功能测试。
设计要求
设计一个八位算法逻辑运算单元 ALU。两操作数由八位寄存器 R0、R1 提供， 其结果放入 R2 中。具体何种操作可由微命令任意设定。
课程设计工具
要设计模型机，完成课程设计的任务，首先要掌握内容： 计算机组成原理课程设计平台：JYS 计算机组成实验箱； QuartusII 软件的使用。
课程设计方法
课程设计分为两个阶段：第一阶段为微程序实现的模型机内核。通过对部件 的设计，以期达到对部件的构成、设计方法、工作原理及在计算机硬件中的功能 作一个系统的了解。第二个阶段为硬布线实现的模型机内核。将用多个部件构造 一台较为复杂的计算机硬件系统。以期达到对计算机的总体设计、基本构成、基 本原理有一个清楚的认识并能建立一个清晰的整机概念，从而扎实地掌握一种数 字系统的设计方法。
执行操作： 按一次 RET 键将 μPC 置零。 按一次脉冲键读出并执行一条微指令。 当微程序执行完时检查并记录结果。
微程序控制的存储器读写系统设计
设计目的
（1）熟悉随机存储器读写系统结构设计。 （2）熟悉随机存储器的读写时序。 （3）熟悉随机存储器的读写操作的微程序实现。 （4）熟悉随机存储器的功能测试。
实现框图如下图所示。图中虚线内的内容就是我们要设计实现的内容。
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微程序控制器的结构
控制存储器 24 位, ROM3# 、ROM2#、ROM1#、 μ IR23-16、 μ IR15-8、 μIR7-0、 L 、 23-16 L15-8、L7-0、μRD 、CPμIR、A0～A7 均连入 FPGA 系统中。自行设计的微程 序计数 μPC 向控制存储器提供 8 位微地址，在控存读信号 的作用下，读出一 条长 24 位的微指令代码，并在打入命令 CPμIR 的作用下，送入 μ IR23-16、 μIR15-8、μIR7-0。L23-16 、L15-8、L7-0 用于显示微指令寄存器 μIR23-16、 μIR15-8、 μIR70 的内容。每当按一次脉冲键便产生一个负脉冲，该脉冲的作用是： （1）作为读控存的命令 μRD 。 （2）负脉冲当作 CPμIR，将读出的微指令代码打入μIR （3）负脉冲的上升沿使 μPC＋1 形成下一条微指令的地址。 （4）负脉冲反相后的上升沿作为寄存器打入脉冲。
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计算机一班 鸿武 QQ:2420430689(2 号)
总述
课程设计目的
通过该课程设计的学习，总结计算机组成原理课程的学习内容，运用计算机 原理知识，设计一台模型机，从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲 要求，学好这门专业基础课。
课程设计内容与要求
要求每 2 位学生一组合作完成设计任务，充分利用所学知识设计出具有一定 特色的模型计算机。
课程设计中遇到的问题........................................................ 20 感想体会.................................................................... 20 附录 ....................................................................... 22
简单模型机设计——硬布线设计................................................ 16 设计目标................................................................ 17 总体结构................................................................ 17 关键部件设计............................................................ 18 调试.................................................................... 20