计算机组成原理虚拟平台模拟实验

【计算机组成原理虚拟平台模拟实验】是一门深入理解计算机硬件基础的实践课程，它通过模拟实际的计算机系统来让学生亲手操作，从而掌握计算机的核心组成部分及其工作原理。实验中，学生需要设计并搭建一个简单的模型机，这个模型机包含了运算器、存储器、微控器、输入设备、输出设备以及各种寄存器，这些都是计算机硬件系统的基础元素。 实验的目的在于： 1) **掌握模型机的基本原理和结构**：理解计算机硬件系统如何协同工作，包括运算器如何执行算术逻辑运算，存储器如何存储数据和指令，以及微控器如何产生控制信号来驱动整个系统。 2) **理解机器指令与微程序的关系**：学习如何将高级语言编写的机器指令转化为微程序，这些微程序存储在微控器的控制存储器中，指导计算机的每一步操作。 3) **熟悉机器指令的执行流程**：通过实际操作，了解从指令读取、译码、执行到结果写回的完整过程。 在实验设备方面，涉及到多种集成电路，如74LS181（算术逻辑单元ALU）、74273（数据寄存器）、74161（计数器）、6116（静态RAM）、以及其他控制和接口芯片。这些芯片的组合使用构成了模型机的硬件基础，它们通过复杂的信号连接，实现数据的读取、处理和存储。 实验内容主要包括： 1) **选择和布置实验组件**：根据实验原理图，将所需组件正确地连接起来，形成完整的模型机硬件结构。 2) **输入机器指令**：通过模型机调试工具，向存储器中输入预设的机器指令，这些指令控制模型机执行特定的操作，例如数据输入、加法运算、数据存储和输出。 3) **运行和观察**：启动模型机，通过监控各个芯片的状态，了解指令的执行过程。同时，可以手动输入数据，观察模型机如何处理这些输入并执行加法运算。 实验要求学生不仅动手操作，还要记录实验过程，撰写实验报告，这有助于深化理解和理论联系实际，提升问题解决能力。通过这样的模拟实验，学生能够直观地理解计算机组成原理，为后续的软件开发和系统分析打下坚实的基础。