计算机组成原理全部实验.doc

【计算机组成原理实验详解】 计算机组成原理实验是深入理解计算机硬件结构的重要环节，它涵盖了运算器、存储器、数据通路、微程序控制器以及模型机CPU的组成与指令周期等多个核心概念。以下是对这些实验的详细解读： 1. **运算器实验**： - **运算器**是计算机硬件的核心组成部分，负责执行算术和逻辑运算。它包含算术逻辑单元（ALU），通常以加法器为基础，执行加、减、乘、除等运算。 - **实验目的**： - 理解数据传输方式，如如何在运算器内部移动和处理数据。 - 掌握ALU的工作原理，了解其如何执行不同的算术和逻辑操作。 - 熟悉数据通路，即数据在运算器内部的流动路径。 - 实际操作，完成各种算术和逻辑运算的模拟。 - **实验内容**： - 包括不带进位和带进位的算术运算，以及逻辑运算，分析不同运算的特点。 - **实验原理**： - 实验电路和数据流图提供了ALU的操作可视化。 - 在单板方式下，控制信号、数据和时序由实验设备提供；系统方式下，控制由系统机实验平台的可视化软件控制。 - 关键信号如DR1、DR2（运算暂存器）、LDDR1、LDDR2、S3-S0（运算选择）、M（运算类型选择）、/（进位控制）和ALU-BUS、SW-BUS（数据传输控制）等，它们决定了运算器的行为。 - **实验步骤**： - 设置实验方式（手动或系统）并确保所有设备处于正确状态。 - 配置开关以匹配实验需求，如手动方式下的单板模式或系统方式下的软件控制。 - 调整频率信号输出，确保只有一个信号活动，避免总线冲突。 - 初始化按钮开关状态，并设置特定逻辑电平，以便观察运算过程。 2. **其他实验**： - **存储器实验**：探索不同类型内存（如RAM和ROM）的工作原理，包括数据读写、地址译码和存储单元测试。 - **数据通路组成与故障分析实验**：模拟数据在计算机内部的传输，识别并解决可能出现的通信问题。 - **微程序控制器实验**：了解微指令如何控制CPU操作，实现复杂指令的执行。 - **模型机CPU组成与指令周期实验**：构建简单的CPU模型，理解指令执行的各个阶段，如取指、译码、执行和回写。 通过这些实验，学生不仅能够理论联系实际，还能提高对计算机硬件底层运作的理解，为进一步学习操作系统、编译原理等高级主题奠定坚实基础。每个实验都需要细心操作，逐步分析，以确保对计算机硬件系统的全面掌握。