计算机组成原理实验五参考
计算机组成原理实验报告
实验一：数字逻辑——交通灯系统设计子实验1：7 段数码管驱动电路设计（1）理解利用真值表的方式设计电路的原理；（2）利用Logisim 真值表自动生成电路的功能，设计一个 7 段数码管显示驱动。
二、实验方案设计7 段数码管显示驱动的设计方案：（1）输入：4 位二进制（2）输出：7 段数码管 7 个输出控制信号（3）电路引脚：（4）实现功能：利用 7 段数码管显示 4 位二进制的 16 进制值（5）设计方法：由于该实验若直接进行硬件设计会比较复杂，而7 段数码管显示的真值表较容易掌握，所以我们选择由真值表自动生成电路的方法完成该实验。
先分析设计 7 段数码管显示驱动的真值表，再利用Logisim 中的“分析组合逻辑电路”功能，将真值表填入，自动生成电路。
（6）真值表的设计：由于是 4输入 7输出，真值表共有 16 行。
7输出对应 7个引脚，所以需要依次对照LED 灯的引脚顺序进行设计，如下图所示（注意LED 的引脚顺序）：三、实验步骤（1）在实验平台下载实验框架文件RGLED.circ；（2）在Logisim 中打开RGLED.circ 文件，选择数码管驱动子电路；（3）点击“工程”中的“分析组合逻辑电路”功能，先构建4输入和7输出，再在“真值表”中，将已设计好的真值表的所有数值仔细对照着填入表格中，确认无误后点击“生成电路”，自动生成的电路如下图所示：（4）将子电路封装为如下形式：（5）进行电路测试：·自动测试在数码管驱动测试子电路中进行测试；·平台评测自动测试结果满足实验要求后，再利用记事本打开RGLED.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到Educoder 平台代码区域，点击评测按钮进行测试。
四、实验结果测试与分析（1）自动测试的部分结果如下：（2）平台测试结果如下：综上，本实验测试结果为通过，无故障显示。
本实验的关键点在于：在设计时需要格外注重LED 灯的引脚顺序，保证0-9 数字显示的正确性，设计出正确的真值表。
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_32位ALU设计实验
实验三32位ALU设计实验一、实验目的学生理解算术逻辑运算单元（ALU）的基本构成，掌握Logisim 中各种运算组件的使用方法，熟悉多路选择器的使用，能利用前述实验完成的32位加法器、Logisim 中的运算组件构造指定规格的ALU 单元。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考：1、32位加法功能的原理与设计1)设计原理1，被加数A（32位），2，被加数B（32位），3，前一位的进位CIN（1位），4，此位二数相加的和S（32位），5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）。
要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）。
这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN都是由前一位的COUT提供的，所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算；第3位必须在第2位计算出结果后，才能开始计算，等等。
而最后的第32位必须在前31位全部计算出结果后，才能开始计算。
这样的方法，使得实现32位的二进制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍。
2)电路设计32位加法功能2、32位减法功能的原理与实现1)变减法为加法的原理1.在Y引脚处使用求补器（32位），即可变减法为加法2.用构造好的32位加法器。
Y各位取反，C0取1，即可达到减法变加法。
无符号数的减法溢出，带加减功能的ALU的进位取反后表示，有符号数的减法溢出，仍然用最高位和符号位是否相等来判断2)电路设计32位减法功能3、加减溢出检测的设计（不考虑乘除法）1）有符号数溢出的设计有符号数溢出的设计2）无符号数溢出的设计无符号数溢出的设计4、移位的原理与设计1）逻辑移位逻辑移位2）算术移位算术移位5、逻辑运算功能的原理与设计2）与、或、异或、或非逻辑6、大于、等于、小于功能设计大于、等于、小于功能设计7、AluOP的控制原理与设计1）原理：AluOP的控制原理与设计8、总电路设计图算术逻辑运算单元ALU三、实验结论及分析（实验完成功能情况、存在问题分析或改进思路、自己的心得体会等。
运算器实验实验报告(计算机组成原理)
运算器实验实验报告（计算机组成原理）西安财经学院信息学院《计算机组成原理》实验报告实验名称运算器实验实验室实验楼 418实验日期第一部分8 位算术逻辑运算实验一、实验目的 1、掌握算术逻辑运算器单元 ALU（74LS181）的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。
3、验证算术逻辑运算功能发生器 74LSl8l 的组合功能。
4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。
二、实验内容 1 、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图 1－1 所示。
其中运算器由两片 74LS181以并/串形成 8 位字长的 ALU 构成。
运算器的输出经过一个三态门 74LS245(U33)到内部数据总线 BUSD0～D7 插座 BUS1～2 中的任一个（跳线器JA3 为高阻时为不接通），内部数据总线通过 LZD0～LZD7 显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器 74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至内部总线BUS，实验时通过 8 芯排线连至外部数据总线 E_D0～D7 插座E_J1～E_J3 中的任一个；参与运算的数据来自于 8 位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门 74LS245（U51）直接连至外部数据总线 E_D0～E_D7，通过数据开关输入的数据由 LD0～LD7 显示。
图 1-1 中算术逻辑运算功能发生器 74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M 并行相连后连至 6 位功能开关，以手动方式用二进制开关 S3、S2、S1、S0、CN、M 来模拟74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号 LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`以手动方式用二进制开关 LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号姓名学号班级年级指导教师李芳有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB`、SWB`为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。
计算机组成原理第五版实验报告
实验报告1实验名称运算器组成：实验微程序控制器方式和独立方式实验地点实验日期成绩实验目的1. 熟悉逻辑测试笔的使用方法。
2. 熟悉TEC-8模型计算机的节拍脉冲T1、T2、T3;3. 熟悉双端口通用寄存器组的读写操作；4. 熟悉运算器的数据传送通路；5. 验证74LS181的加、减、与、或功能；6. 按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算运算。
7. 按照表中提供的功能自行验证其中几种即可。
（独立方式）双端口寄存器组由1片EPM7064（U40）（图2.2中用虚线围起来的部分）组成，内部包含4个8位寄存器R0 R1、R2、R3, 4选1选择器A, 4选1选择器B和1个2-4译码器。
根据信号RD1 RD0的值，4选1选择器A从4个寄存器中选择1个寄存器送往ALU的A端口。
根据信号RS1 RS0的值，4选1选择器B从4个寄存器中选择1个寄存器送往ALU的B端口。
2-4译码器对信号RD1 RD0进行译码，产生信号LR0 LR2、LR3 LR4,任何时刻这4个信号中只有一个为1, 其它信号为0。
LR3~LR0指示出被写的寄存器。
当DRW言号为1时，如果LR0为1，则在T3的上升沿，将数据总线DBUS上的数写入R0寄存器，余类推。
数据开关SD7~SD0是8个双位开关。
用手拨动这些开关，能够生成需要的SD7~SD0的值。
数据开关驱动器SWD是1片74 LS 244(U50)。
在信号SBUS为1时，SD7~SD0通过SWD送往数据总线DBUS在本实实验原理验中，使用数据开关SD7~SD0设置寄存器R0 R1、R2和R3的值。
ALU 由2 片74LS181(U41 和U42)、1 片74LS74、1 片74 LS 244、1片74 LS 245禾口1片74LS30构成。
74LS181完成算术逻辑运算，74 LS245禾口74 LS 30产生Z标志，74 LS 74保存标志C和标志Z。
ALU对A7~A0和B7~B0上的2个8位数据进行算术逻辑运算，运算后的数据结果在信号ABUS为1时送数据总线DBUS(D7~D0,运算后的标志结果在T3的上升沿保存进位标志位C和结果为0标志位Z。
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中的一门重要课程，通过实验学习可以更好地理解和掌握计算机的基本原理和结构。
本实验报告将介绍我在学习计算机组成原理课程中进行的实验内容和实验结果。
实验一：二进制与十进制转换在计算机中，数据以二进制形式存储和处理。
通过这个实验，我们学习了如何将二进制数转换为十进制数，以及如何将十进制数转换为二进制数。
通过实际操作，我更深入地了解了二进制与十进制之间的转换原理，并且掌握了转换的方法和技巧。
实验二：逻辑门电路设计逻辑门电路是计算机中的基本组成部分，用于实现不同的逻辑运算。
在这个实验中，我们学习了逻辑门的基本原理和功能，并通过电路设计软件进行了实际的电路设计和模拟。
通过这个实验，我深入理解了逻辑门电路的工作原理，并且掌握了电路设计的基本方法。
实验三：组合逻辑电路设计组合逻辑电路是由多个逻辑门组合而成的电路，用于实现复杂的逻辑功能。
在这个实验中，我们学习了组合逻辑电路的设计原理和方法，并通过实际的电路设计和模拟，实现了多个逻辑门的组合。
通过这个实验，我进一步掌握了逻辑电路设计的技巧，并且了解了组合逻辑电路在计算机中的应用。
实验四：时序逻辑电路设计时序逻辑电路是由组合逻辑电路和触发器组合而成的电路，用于实现存储和控制功能。
在这个实验中，我们学习了时序逻辑电路的设计原理和方法，并通过实际的电路设计和模拟，实现了存储和控制功能。
通过这个实验，我进一步了解了时序逻辑电路的工作原理，并且掌握了时序逻辑电路的设计和调试技巧。
实验五：计算机指令系统设计计算机指令系统是计算机的核心部分，用于控制计算机的操作和运行。
在这个实验中，我们学习了计算机指令系统的设计原理和方法，并通过实际的指令系统设计和模拟，实现了基本的指令功能。
通过这个实验，我深入了解了计算机指令系统的工作原理，并且掌握了指令系统设计的基本技巧。
实验六：计算机硬件系统设计计算机硬件系统是由多个模块组成的，包括中央处理器、存储器、输入输出设备等。
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。
国开电大计算机组成原理形考任务5参考答案
国开电大计算机组成原理形考任务5参考
答案
答案】：读出信息、写入信息、清除信息、转移信息
1.在以下设备中，CPU的寄存器具有最快的存取速度。
2.对于容量为1K×8位的SRAM芯片，最少需要引出20根线，包括电源和接地线。
3.Cache被添加到主存和CPU之间，其目的是解决两者之间的速度不匹配问题。
4.RAM芯片串联的目的是增加存储单元数量和存储器字长。
5.主存储器的特点是容量小、速度快、成本高。
6.虚拟存储器的目的是为用户提供比主存更大的逻辑编程空间。
7.静态存储器、动态存储器和高速缓存存储器在停电后会丢失存储的信息。
8.对主存储器的基本操作包括读出信息、写入信息、清除信息和转移信息。
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实验五CPU组成与机器指令执行实验
第一步,对机器指令系统组成的简单程序进行译码。
第二步,接线
本实验的接线比较多，需仔细。
1．将跳线开关J1用短路子短接。
时序发生器的输入TJI接控制存储器的输出TJ。
控制器的输入C接运算器ALU的C。
控制器的输入IR7、IR6、IR5、IR4依次指令寄存器IR的输出IR7、IR6、IR5、IR4。
共6条线。
2．控制器的输出LDIR（CER）、LDPC(LDR4)、PC_ADD、PC_INC、M4、LDIAR、LDAR1(LDAR2)、AR1_INC、M3、LDER、IAR_BUS#、SW_BUS#、RS_BUS#、ALU_BUS、CEL#、LRW、WRD、LDDR1(LDDR2)、M1（M2）、S2、S1、S0 依次与数据通路的对应信号连接。
共27条线。
3．指令寄存器IR的输出IR0接双端口寄存器堆的RD0、WR0，IR1接RD1、WR1，IR2接RS0，IR3接RS1。
共6条线。
合上电源。
按CLR#按钮，使实验系统处于初始状态。
第三步,利用控制台微程序KLD设置通用寄存器R2、R3的值
在本操作中，我们打算使R2 = 60H，R3 = 61H。
1．令DP = 0，DB = 0，DZ =0，使实验系统处于连续运行状态。
令SWC = 0、SWB = 1、SWA = 1，使实验系统处于寄存器加载工作方式KLD。
按CLR#按钮，
使实验系统处于初始状态。
2．在SW7—SW0上设置一个存储器地址，该存储器地址供设置通用寄存器使用。
该存储器地址最好是不常用的一个地址，以免设置通用寄存器操作破坏重要的存储
器单元的内容。
例如可将该地址设置为0FFH。
按一次QD按钮，将0FFH写入AR1
和AR2。
3．在SW7—SW0上设置02H，作为通用寄存器R2的寄存器号。
按一次QD按钮，则将02H写入IR。
4．在SW7—SW0设置60H，作为R2的值。
按一次QD按钮，将60H写入IR 指定的R2寄存器。
5．在SW7—SW0上设置03H，作为通用寄存器R3的寄存器号。
按一次QD按钮，将03H写入IR。
6．在SW7—SW0设置61H，作为R3的值。
按一次QD按钮，将61H写入R3。
7．设置R2、R3结束，按CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。
演示
第四步,利用控制台微程序KWE存程序机器代码
本操作中，我们从00地址开始存10个机器代码：58H，5DH，04H，95H，3EH，1BH，4BH，24H，60H，84H。
在60H存入24H，用于给R0置初值；在61H 存入83H，用于给R0置初值。
1．令DP = 0，DB = 0，DZ =0，使实验系统处于连续运行状态。
令SWC = 0、SWB = 1、SWA = 0，使实验系统处于写双端口存储器工作方式KWE,如图所示。
按CLR#按钮，使实验系统处于初始状态。
2．置SW7—SW0为00H，按QD按钮，将00H写入AR1。
3．置SW7—SW0 为58H，按QD按钮，将58H写入存储器00H单元。
AR1自动加1，变为01H。
4．置SW7—SW0为5DH，按QD按钮，将5DH写入存储器01H单元。
AR1自动加1，变为02H。
5．按QD按钮，使AR1+1。
AR1此时为02H。
6．重复进行下去，一直到将84H写入存储器09H单元。
按CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。
7．置SW7—SW0为60H，按QD按钮，将60H写入AR1。
8．置SW7—SW0 为24H，按QD按钮，将24H写入存储器60H单元。
AR1自动加1，变为61H。
9．置SW7—SW0 84H，按QD按钮，将83H写入存储器61H单元。
按CLR#按钮，使实验系统恢复到初始状态。
第五步,用单拍（DP）方式执行一遍程序。
在单拍执行过程中，首先要随时监测AR2的值和IR的值，以判定程序执行到何处，正在执行哪条指令。
监测微地址指示灯和判断字段指示灯，对照微程序流程图，可以判断出微指令的地址和正在进行的微操作。
程序执行的结果如下：
初值：R0未定，R1未定，R2 = 60H，R3 = 61H。
存储器60H单元的内容是24H，61H单元的内容是83H。
执行结果R2 = 60H，R0 = 24H。
演示
2．LDA R1,[R3]
执行结果R3 = 61H，R1 = 83H。
3．ADD R0,R1
执行结果R0 = 0A7H，R1 = 83H，C = 0。
4．JC +5
执行结果转移到03H，因为C = 0。
5．AND R2,R3
执行结果R2 =60 H，R3 =61H。
6．SUB R3,R2
执行结果R2 = 60H，R3 = 01H
7．STA R3,[R2]
执行结果R2 = 60H，R3 = 01H，存储器60单元的内容为01H。
执行结果R0 = 15H，R1 = 83H
9．STP
执行结果：无变化
10．JMP [R1]
执行结果转移到83H。
第一遍执行结束。
执行结果是R0 = 15H，R1 = 83H，R2 = 60H，R3 = 01H，存储器60H单元的内容是01H，61H单元的内容是83H。
第六步,用单指（DZ）方式执行一遍程序。
初值: R0 = 15H，R1 = 83H，R2 = 60H，R3 = 01H，存储器60H单元的内容是01H，61H单元的内容是83H。
1．LDA R0,[R2]
执行结果R2 = 60H，R0 = 01H。
2．LDA R1,[R3]
执行结果R3 = 01H，R1 = 5DH。
执行结果R0 = 5EH，R1 = 5DH，C = 0
4．4．JC +5
执行结果转移到03H，因为C = 0。
5．AND R2,R3
执行结果R2 =00 H，R3 =01H。
6．SUB R3,R2
执行结果R2 = 00H，R3 = 01H
7．STA R3,[R2]
执行结果R2 = 00H，R3 = 01H，存储器00单元的内容为01H。
8．MUL R0,R1
执行结果R0 = 0B6H，R1 = 5DH
9．STP
执行结果：无变化
10．JMP [R1]
执行结果转移到5CH
第二遍执行结束。
执行结果是R0 = 9CH，R1 = 5CH，R2 = 00H，R3 = 01H，存储器60H单元的内容是01H，61H单元的内容是83H，00H单元的内容为01H。
第七步,用连续方式执行一遍程序
由于00单元的内容已被修改，因此在执行前应首先恢复00H单元的内容58H。
初值：R0 = 0B6H，R1 = 5DH，R2 = 00H，R3 = 01H，存储器60H单元的内容是01H，61H单元的内容是83H，00H单元的内容为58H。
1．LDA R0,[R2]
执行结果R2 = 00H，R0 = 58H。
2．LDA R1,[R3]
执行结果R3 = 01H，R1 = 5DH。
3．ADD R0,R1
执行结果R0 = 0B5H，R1 = 5DH，C = 0
4．4．JC +5
执行结果转移到03H，因为C = 0。
5．AND R2,R3
执行结果R2 =00 H，R3 =01H。
6．SUB R3,R2
执行结果R2 = 00H，R3 = 01H
7．STA R3,[R2]
执行结果R2 = 00H，R3 = 01H，存储器00单元的内容为01H。
8．MUL R0,R1
执行结果R0 = 41H，R1 = 5DH
9．STP
执行结果：无变化。