南昌大学计算机组成实验报告.docx
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南昌大学计算机组成实验报告
实验报告
实验课程：
计算机组织与结构
学生姓名：
学号：
专业班级：
计算机卓越工程师091班
2011年12月3日
目录（二号宋体）
一、实验一………………………………………………………
二、实验二………………………………………………………
三、实验三………………………………………………………
四、实验四………………………………………………………
五、实验五………………………………………………………
六、实验六………………………………………………………
南昌大学实验报告
---
（1）寄存器实验
学生姓名：
学号：
专业班级：
计算机卓越工程师091班
实验类型：
■验证□综合□设计□创新实验日期：
20111203实验成绩：
一、实验目的
了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
二、实验内容
1：
A、W寄存器实验
2：
R0、R1、R2、R3寄存器实验
3：
MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验.
三、实验要求
利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
四、主要实验步骤及处理结果
1A、W寄存器实验
连接线表
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
AEN
K3
选通A
低电平有效
3
WEN
K4
选通W
低电平有效
4
ALUCK
CLOCK
ALU工作脉冲
上升沿打入
将55H写入A寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据55H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号为：
K4（WEN）
K3（AEN）
1
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
将66H写入W寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据66H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
1
0
0
1
1
0
置控制信号为：
K4（WEN）
K3（AEN）
0
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据66H被写入W寄存器。
2R0、R1、R2、R3寄存器实验
连接线表
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
RRD
K11
寄存器组读使能
低电平有效
3
RWR
K10
寄存器组写使能
低电平有效
4
SB
K1
寄存器选择B
5
SA
K0
寄存器选择A
6
RCK
CLOCK
寄存器工作脉冲
上升沿打入
将11H写入R0寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据11H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
1
0
0
0
1
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R0的黄色选择指示灯亮，表明选择R0寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被写入R0寄存器。
将22H写入R1寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据22H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
0
0
0
1
0
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R1的黄色选择指示灯亮，表明选择R1寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入R1寄存器。
将33H写入R2寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据33H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
1
0
0
1
1
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R2的黄色选择指示灯亮，表明选择R2寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入R2寄存器。
将44H写入R3寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据44H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
0
0
1
0
0
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R3的黄色选择指示灯亮，表明选择R3寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据44H被写入R3寄存器。
读R0寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
0
这时寄存器R0的红色输出指示灯亮，R0寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
1100010001.将K11（RRD）置为1,关闭R0寄存器输出.
读R1寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
1
这时寄存器R1的红色输出指示灯亮，R1寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
2200100010.将K11（RRD）置为1,关闭R1寄存器输出.
读R2寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
1
0
这时寄存器R2的红色输出指示灯亮，R2寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
3300110011.将K11（RRD）置为1,关闭R2寄存器输出.
读R3寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
1
1
这时寄存器R3的红色输出指示灯亮，R3寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
4401000100.将K11（RRD）置为1,关闭R3寄存器输出.
3MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验.
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
MAROE
K14
MAR地址输出使能
低电平有效
3
MAREN
K15
MAR寄存器写使能
低电平有效
4
STEN
K12
ST寄存器写使能
低电平有效
5
OUTEN
K13
OUT寄存器写使能
低电平有效
6
CK
CLOCK
寄存器工作脉冲
上升沿打入
将12H写入MAR寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据12H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
1
0
0
1
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
0
0
1
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器MAR的黄色选择指示灯亮，表明选择MAR寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据12H被写入MAR寄存器。
K14（MAROE）为0,MAR寄存器中的地址输出.MAR红色输出指示灯亮.
将K14（MAROE）置为1.关闭MAR输出.
将34H写入ST寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据34H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
1
0
1
0
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
1
1
0
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器ST的黄色选择指示灯亮，表明选择ST寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST寄存器。
将56H写入OUT寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据56H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
1
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
1
1
1
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器OUT的黄色选择指示灯亮，表明选择OUT寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据56H被写入OUT寄存器。
五、实验体会
通过本次的A、W寄存器实验R0、R1、R2、R3寄存器实验及MAR地址寄存器、ST堆栈寄存器、OUT输出寄存器实验，使我对模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法有了深刻的了解。
南昌大学实验报告
---
（2）运算器实验
学生姓名：
学号：
专业班级：
计算机卓越工程师091班
实验类型：
■验证□综合□设计□创新实验日期：
20111203实验成绩：
一、实验目的
了解模型机中算术、逻辑运算单元的控制方法
二、实验内容
实现运算器的功能
三、实验要求
利用COP2000实验仪的K16..K23开关做为DBUS数据，其它开关做为控制信号，将数据写累加器A和工作寄存器W，并用开关控制ALU的运算方式，实现运算器的功能。
四、主要实验步骤及处理结果
连接线表
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
S0
K0
运算器功能选择
3
S1
K1
运算器功能选择
4
S2
K2
运算器功能选择
5
AEN
K3
选通A
低电平有效
6
WEN
K4
选通W
低电平有效
7
CyIN
K5
运算器进位输入
8
ALUCK
CLOCK
ALU工作脉冲
上升沿打入
将55H写入A寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据55H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号为：
K5（CyIN）
K4（WEN）
K3（AEN）
K2（S2）
K1（S1）
K0（S0）
0
1
0
0
0
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
将33H写入W寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据33H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
1
0
0
1
1
置控制信号为：
K5（CyIN）
K4（WEN）
K3（AEN）
K2（S2）
K1（S1）
K0（S0）
0
0
1
0
0
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入W寄存器。
置下表的控制信号,检验运算器的运算结果
K5（CyIN）
K2（S2）
K1（S1）
K0（S0）
结果（直通门D）
注释
X
0
0
0
88H
加运算
X
0
0
1
22H
减运算
X
0
1
0
77H
或运算
X
0
1
1
11H
与运算
0
1
0
0
88H
带进位加运算
1
1
0
0
89H
带进位加运算
0
1
0
1
22H
带进位减运算
1
1
0
1
21H
带进位减运算
X
1
1
0
AAH
取反运算
X
1
1
1
55H
输出A
五、实验体会
通过本次实验利用COP2000实验仪实现了各种算术与逻辑运算的功能，使我对运算器的工作原理有了一定的了解，并使我掌握了模型机中算术、逻辑运算单元的控制方法。
南昌大学实验报告
---（3）数据输出实验/移位门实验
学生姓名：
学号：
专业班级：
计算机卓越工程师091班
实验类型：
■验证□综合□设计□创新实验日期：
20111203实验成绩：
一、实验目的
了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。
了解运算器中移位功能的实现方法。
二、实验内容
数据输出实验
移位实验.
三、实验要求
利用COP2000实验仪的开关做为控制信号，将指定寄存器的内容读到数据总线DBUS上。
四、实验步骤及结果
按下图连接线
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
X0
K5
寄存器输出选择
3
X1
K6
寄存器输出选择
4
X2
K7
寄存器输出选择
5
AEN
K3
选通A
低电平有效
6
CN
K9
移位是否带进位
0:
不带进位1:
带进位
7
CyIN
K8
移位进位输入
8
S2
K2
运算器功能选择
9
S1
K1
运算器功能选择
10
S0
K0
运算器功能选择
11
ALUCK
CLOCK
ALU工作脉冲
上升沿打入
1：
数据输出实验
置下表的控制信号,检验输出结果
X2
X1
X0
指示灯（红色）
液晶显示（数据总线值）
0
0
0
IN指示
输入门（K23-K16）
0
0
1
IA指示
中断向量（由拨动开关给出）
0
1
0
ST指示
堆栈寄存器
0
1
1
PC指示
PC寄存器
1
0
0
D直通门指示
D直通门
1
0
1
R右移门指示
R右移门
1
1
0
L左移门指示
L左移门
1
1
1
没有输出
经过实验得到的结果与表中结果一致。
2：
移位实验
将55H写入A寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据55H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号为：
K3（AEN）
K2（S2）
K1（S1）
K0（S0）
0
1
1
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
S2S1S0=111时运算器结果为寄存器A内容
CN
CyIN
L
D
R
0
X
AA10101010
5501010101
2A00101010
1
0
AA10101010
5501010101
2A00101010
1
1
AB10101011
5501010101
AA10101010
实验结论：
移位与输出门是否打开无关，无论运算器结果如何，移位门都会给出移位结果。
但究竟把那一个结果送数据总线由X2X1X0输出选择决定。
六、实验体会
通过本次实验使我对模型机的数据输出功能和运算器中的移位门的工作功能有了深刻的了解，并学会了如何使用模型机的功能得到数据输出及移位的结果。
南昌大学实验报告
---（4）存储器EM实验
学生姓名：
学号：
专业班级：
计算机卓越工程师091班
实验类型：
■验证□综合□设计□创新实验日期：
20111203实验成绩：
一、实验目的
了解模型机中程序存储器EM的工作原理及控制方法。
二、实验内容
1.PC/MAR输出地址选择
2.存储器EM写实验
3.存储器EM读实验
4.存储器打入IR指令寄存器/uPC实验
5.使用实验仪小键盘输入EM
三、实验要求
利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，实现程序存储器EM的读写操作。
四、实验步骤及结果
按下表连接线
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
IREN
K6
IR,uPC写允许
低电平有效
3
PCOE
K5
PC输出地址
低电平有效
4
MAROE
K4
MAR输出地址
低电平有效
5
MAREN
K3
MAR写允许
低电平有效
6
EMEN
K2
存储器与数据总线相连
低电平有效
7
EMRD
K1
存储器读允许
低电平有效
8
EMWR
K0
存储器写允许
低电平有效
9
PCCK
CLOCK
PC工作脉冲
上升沿打入
10
MARCK
CLOCK
MAR工作脉冲
上升沿打入
11
EMCK
CLOCK
写脉冲
上升沿打入
12
IRCK
CLOCK
IR,uPC工作脉冲
上升沿打入
1：
PC/MAR输出地址选择
置控制信号为：
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
地址总线
红色地址输出指示灯
0
1
PC输出地址
PC地址输出指示灯亮
1
0
MAR输出地址
MAR地址输出指示灯亮
1
1
地址总线浮空
0
0
错误,PC及MAR同时输出
PC及MAR地址输出指示灯亮
通过实验得到相同结果
以下存贮器EM实验均由MAR提供地址
2：
存储器EM写实验
将地址0写入MAR
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据00H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
0
0
0
0
0
置控制信号为：
K6
（IREN）
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
K3
（MAREN）
K2
（EMEN）
K1
（EMRD）
K0
（EMWR）
1
1
1
0
1
1
1
按CLOCK键,将地址0写入MAR
将地址11H写入EM[0]
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据11H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
1
0
0
0
1
置控制信号为：
K6
（IREN）
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
K3
（MAREN）
K2
（EMEN）
K1
（EMRD）
K0
（EMWR）
1
1
0
1
0
1
0
按CLOCK键,将地址11H写入EM[0]
将地址1写入MAR
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据01H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
0
0
0
0
1
置控制信号为：
K6
（IREN）
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
K3
（MAREN）
K2
（EMEN）
K1
（EMRD）
K0
（EMWR）
1
1
1
0
1
1
1
按CLOCK键,将地址1写入MAR
将地址22H写入EM[1]
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据22H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
0
0
0
1
0
置控制信号为：
K6
（IREN）
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
K3
（MAREN）
K2
（EMEN）
K1
（EMRD）
K0
（EMWR）
1
1
0
1
0
1
0
按CLOCK键,将地址22H写入EM[1]
3：
存储器EM读实验
将地址0写入MAR
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据00H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
0
0
0
0
0
置控制信号为：
K6
（IREN）
K5
（PCOE）
K4
（MAROE）
K3
（MAR
升级会员 