计算机组成原理实验.docx

1、计算机组成原理实验 计算机组成原理实验报告(一)1.1基本运算器实验一、实验目的：运算器ALU的组成结构及工作原理二、实验内容：使用PC机一台，TD-CMA实验系统一套完成对算术逻辑单元ALU的验证实验三、实验步骤：1 、连线：按照实验电路连线，检查无误后，合上开关。2、存数：分别向运算器A、B存入相应的二进制数（此数可以自定）。3、置位：置ALU_B=0,LDA=0，LDB=0，准备验证。4、验证：按照实验手册上的表格分别置位 S3、S2、S1、S0和控制位 CN，观察实验系统上验证结果（由CPU内总线显示运算结果），以及进位标志FC，零标志FZ的状态。四、实验结果：1、实验连线图：2 、实

2、验数据： 运算类型逻辑运算ABS3 S2 S1 S0CNXXXXX0结果65656565656565A7A7A7A7A7A7A70000000000011100110110101100F=（65） FC=（0） FZ=（0）F=（A7） FC=（0） FZ=（0）F=（25） FC=（0） FZ=（0）F=（E7） FC=（0） FZ=（0）F=（65） FC=（0） FZ=（0）F=（32） FC=（0） FZ=（0）F=（32） FC=（0） FZ=（0）移位运算16565A7A70011111101F=（CA） FC=（0） FZ=（0）F=（CA） FC=（0） FZ=（0）65656

3、5A7A7A7111011000110XXXF=（0C） FC=（1） FZ=（0）F=（66） FC=（1） FZ=（0）F=（64） FC=（0） FZ=（0）算术运算图 1-1五：实验分析：原理分析：由于计算机算术逻辑单元ALU内嵌了相应的逻辑，移位，算是运算功能部件， 并且控制型号位S3、S2、S1、S0和控制位CN共同决定ALU实现什么样的运算功能，任何时候，多路选择开关只选择三部件的结果作为ALU的输出，当中，若有影响进位的运算，还将置进位标志FC，爱运算结果输出前，我们需要置零标志位。错误分析：在按照实验电路连线的时候，由于某些实线在输入输出没有相互对应，导致最终的CPU内总线显

4、示运算结果与进位标志有些许的错误，经检查纠正过后，最终验证结果如上图1-1。2.1静态随机存储器实验一、实验目的：掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法二、实验内容：使用 PC机，TD-CMA实验系统一套完成对数据的静态随机存储存储功能过程的验证三、实验步骤：1、连线：按照实验电路连线，检查无误后，合上开关，注意和上开关前需要置控制位TOR为高。2、存址存数：连线完成后，若没有总线竞争现象，开始存数，注意先写地址，后写数据的顺序以及期间 WR、RD、IOM、IOR、LDAR读写的置位标志，读地址是一定要使 WR、RD、IOM、IOR、均为低，LDAR为高，如下图2-1方式，分别读地址

5、，01H，02H,03H,04H,相应地址存入数据11H,12H,13H,14H。图2-1写存储器流程图3、读址读数：按照如下图2-2的方式置标志位，实现相应数据的读数功能。图2-2读存储器流程图四：实验结果：1 、实验连接图： 图2-32、实验结果拼接图：读地址 01H写数据 11H图2-4读地址01H3 、其他的数据读写上图所示如法炮制。五：实验分析：原理分析：实验所用的静态存储器是由一片 6116（2K8bit）构成（位于MEM单元），6116有三个控制线：CS（片选线）、OE（读线）、WE（写线），其功能如图2-3所示，当片选有效（CS=0）时，OE=0时进行读操作，WE=0时进行写操

6、作，本实验将CS常接地。图2-5由于存储器（MEM）最终是要挂接到CPU上，所以其还需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM的读写，实验中的读写控制逻辑如图2-4所示，由于T3的参与，可以保证MEM的写脉宽与 T3一致，T3由时序单元的 TS3给出（时序单元的介绍见附录 2）。IOM用来选 择是对I/O还是对MEM进行读写操作，RD=1时为读，WR=1时为写。图 2-6 读写控制逻辑实验原理图如图 2-5所示，存储器数据线接至数据总线，数据总线上接有 8个 LED灯显示D7D0的内容。地址线接至地址总线，地址总线上接有8个LED灯显示A7A0的内容，地址由地址锁存器（74LS273，位于P

7、C&AR单元）给出。数据开关（位于IN单元）经一个三态门（74LS245）连至数据总线，分时给出地址和数据。地址寄存器为8位，接入6116的地址A7A0，6116的高三位地址A10A8接地，所以其实际容量为256字节。图 2-7 存储器实验原理图错误分析：我们在读写数据的时候，在两个方面存在逻辑或者读写顺序的错误，第一方面，WR、RD、IOM、IOR、LDAR读写的置位标志是个需要着重注意的问题，第二方面，读写数据时，首先读入地址，然后再读写数据。(二)运算器ALU1.1软件模拟控制信号点亮一、二、实验目的：了解计算机中控制信号的选通，使用软件语言模拟，利用加法举例实验代码： #include

8、 #include #include #include using namespace std;void delay(int time)clock_t now = clock();while(clock() - now) AB,ALU-PC,PC+1,Imm(Disp)-ALU,DB-IR,DB-DR,DR-DB,rs1-GR,rs,rd-GR,(rs1)-ALU,(rs)-ALU,DR-ALU,+,-,v,ALU-GR,ALU-DR,ALU-AR,AR-AB,ADS,M/IO,W/R;cout*The control single(ALL 23BIT)*endlendl;coutABPCPC

9、+1ALU IRendl;coutDR DB GR GRALUendl;coutALU ALU + - GR DR ARM/IO W/Rendl;endl;coutv ABendl;coutADS memset(control,0,sizeof(control);coutendlGet the command as the fallow:endl;coutadd：（1、取址 2、计算地址 3、取数 4、加法运算）endl;while(count != 5)coutThe count step:;for(i=0;icontrolcount-1i;delay(5*10);coutcontrolco

10、unt-1i;coutendl;for(i=0;i23&control0i!=0;i+)if(controlcount-1i = 1)delay(5*100);coutcommandi ;count+;coutendlendl;delay(1*1000);return 0;三、实验结果：2.1软件模拟硬布线逻辑一、二、实验目的：了解计算机中控制信号的选通，使用软件语言模拟，利用加法举例实验代码：#include #include using namespace std; enum comADD,ADDX,ADDcc,ADDXccaddCom;int count = 0;bool cy5;voi

11、d delay(int time)clock_t now = clock();while(clock() - now) time);void step(int count)if(count = 1)coutThe first step:endl;delay(2*1000);coutAB ;delay(1*1000);coutADS ;delay(1*1000);coutM/IO ;delay(1*1000);coutW/R ;delay(1*1000);coutIR ;delay(1*1000);coutPC+1endl;if(count = 2)coutThe second step:end

12、l;delay(2*1000);coutGR ;delay(1*1000);coutALU ;delay(1*1000);coutALU ;delay(1*1000);cout+endl;if(count = 3)coutThe third step:endl;delay(2*1000); coutDR ;delay(1*1000);coutAB ;delay(1*1000);coutADS ;delay(1*1000);coutM/IOendl;if(count = 4)coutThe forth step:endl;delay(2*1000);coutGR ;delay(2*1000);c

13、outALU ;delay(1*1000);coutALU ;delay(1*1000);cout+ ;delay(1*1000);coutGRendlendl;void display()if(cycount = true)step(count);cycount = false;if(cycount = true)step(count);cycount = false;if(cycount = true)step(count);cycount = false;if(cycount = true) step(count);cycount = false;int main()int countA

14、ddCom = 0;memset(cy,false,sizeof(cy);while(+countAddCom) != 5)int sign;sign = 0;for(count = 1;count5;count+)delay(1*1000);cycount = true;if(countAddCom = 1)addCom = ADD;sign+;if(sign = 1)cout*ADD*endl;display();if(countAddCom = 2)addCom = ADDX;sign+;if(sign = 1)cout*ADDX*endl;display();if(countAddCom = 3)addCom = ADDcc;sign+;if(sign = 1)cout*ADDcc*endl;display();if(countAddCom = 4)addCom = ADDXcc; sign+;if(sign = 1)cout*ADDXcc*endl;display();count = 0;return 0;四、实验结果：