计算机原理实验二

计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验

实 验 指 导 书

太原理工大学计算机与软件学院

计算机组成原理实验指导书

实验一 运算器实验

一、实验目的：

1． 掌握运算器的组成及工作原理；

2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；

3． 验证带进位控制的74LS181的功能。 二、预习要求：

１ 复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理； ２ 预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。 三、实验设备：

EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 四、电路组成：

本模块由算术逻辑单元ALU 74LS181（U7、U8、U9、U10）、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244（U11、U12）和控制电路（集成于EP1K10内部）等组成。电路图见图1-1(a)、1-1(b)。

图1-1（a）ALU电路

计算机组成原理实验指导书

乘法器

实验目的

1、掌握乘法器以及booth乘法器的原理

实验步骤

1、 如果未安装ByteBlaster，参照实验一的配置文件的安装。 2、 连接JTAG和USB通信线，打开电源。

3、打开Quartus->tools->programmer，将booth_multiplier.sof下载到FPGA中。注意进行programmer时，应在program/configure下的方框中打勾，然后下载。

4、在实验台上通过模式开关选择FPGA独立调试模式010。

5、将短路子DZ3短接且短路子DZ4断开，使FPGA-CPU所需要的时钟使用正单脉冲时钟。

2.4、实验现象

本实验实现4位数的Booth乘法（有符号数乘法）。 输入输出规则对应如下：

1、输入的4位被乘数（multiplicand）md3～md0对应开关SD11～SD8。 2、输入的4位乘数（multiplier）mr3～mr0对应开关SD3～SD0。 3、按单脉冲按钮，输入脉冲，也即节拍。

4、乘积product（8位）p7~p0对应灯A8～A1，辅助位A0。 5、当计算结束时，final信号为1，对应灯R7。

如表2.5的booth算法举例

实验二 利用Wireshark分析DNS协议

一、实验目的

分析DNS协议 了解GNS3的基本操作 二、实验环境

与因特网连接的计算机，操作系统为Windows，安装有Wireshark、IE、GNS3等软件。 三、实验步骤

nslookup工具允许运行该工具的主机向指定的DNS服务器查询某个DNS记录。如果没有指明DNS服务器，nslookup将把查询请求发向默认的DNS服务器。

1、打开命令提示符（Command Prompt），输入nslookup命令。

图中显示三条命令，第一条命令：nslookup www.usst.edu.cn “提出一个问题”

即：“将主机www.usst.edu.cn 的IP地址告诉我”。屏幕上出现了两条信息：（1）“回答这

一问题”DNS服务器的名字和IP地址；（2）www.usst.edu.cn 主机名字和IP地址。

第二条命令：nslookup –type=NS usst.edu.cn

在这个例子中，我们提供了选项“-type=NS”，域为usst.edu.cn。执行这条命令后，屏幕上显示了DNS服务器的名字和地址。接着下面是三个USST DNS服务器，

每一个服务器是USST校园里缺省的DNS服务器。 第

实验四 接口程序设计编程训练

实验四 接口程序设计编程训练

学院（系）：信通学院专业：通信工程 班级：通信工程1101 姓名： 张非凡 学号： 201181145

一、实验目的：

1. 掌握使用8255并行接口连接拨动开关，控制LED显示输出的技术。掌握循环结构程序

设计的方法。

2. 熟悉8254在系统中的电路接法，掌握8254的工作方式及应用编程。熟悉汇编语言分支

程序基本指令的使用方法。

3. 了解8259中断控制器的基本使用，掌握中断程序编程技术。熟悉利用汇编语言子程序

参数传递方法。

二、实验原理：

拨动开关和LED显示实验：

8255端口地址有四个，由于8255片选信号线与地址译码区的0～FH连接，即8255的I/O偏移地址为0～3，加上前一个实验所获知的I/O基址，两者相加之后才是最终访问8255的I/O地址。注意，该地址一定是一个16位数，所以I/O操作要使用IN AL,DX 和OUT DX, AL指令。

端口地址：A口地址为：200h； B口地址为：201h； C口地址为：202h； 控制口地址为：203h。 8254定时/计数器实验：

8254是可编程间隔定时器。它具有以下基本功能： （

实验二 算术逻辑运算实验

一、实验目的

（1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。

（2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。

二、实验原理

1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能

74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。

5V A1 B1 A2 B2 A3 B3 Cn4 F324232221201918171615141374LS181123456789101112BO A0 S3 S2 S1 S0 Cn M F0 F1 F2 GND

图2-3 74LS181封装图

主要引脚有：

（1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 ：低端进位接收端。 （5） ????（6）????4：高端进位输出端。

（7）M：算数/逻辑功能控制端。

芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、

目 录

第1篇 概 述 ............................................................................................................................... ２ 第2篇 实验项目 ............................................................................................................................. 4

实验1 运算器算术逻辑运算 ................................................................................................ 4 实验2 运算器进位控制实验 ................................................................................................ 7 实验3 运算器移位控制实验 .......

计算机组成原理实验报告

——实验二 算术逻辑单元的设计与实现

专 业： 计算机科学与技术（师范） 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成日期：

韩玉佳

113100001 6 王晶 4.13

一、 实验目的

1. 掌握算术逻辑单元的结构与实现

2. 进一步熟悉Logisim、ISE软件和VHDL硬件描述语言 3. 理解NEXYS3开发板上数码管显示原理

二、 实验内容

分别用logisim、VHDL硬件描述语言实现一个32位的ALU，并进行仿真测试。

三、 实验过程

1、 设计分析 2、 添加元件 3、 连线

4、 功能测试 5、 练习

四、 实验结果

序运算 号 1 2 3 4 5 6 A+B A+B A-B A-B B A and B 输入信号 A B 输出信号 Cin_add Cin_sub aluc zero over Alu_out 不用 AAAA5555 5555AAAA 0 000 0 0 ffffffff 不用 AAAA5555 5555AAAA 1 000 1 0 00000000 AAAA5555 5555AAAA 不

目 录

第1篇 概 述 ............................................................................................................................... ２ 第2篇 实验项目 ............................................................................................................................. 4

实验1 运算器算术逻辑运算 ................................................................................................ 4 实验2 运算器进位控制实验 ................................................................................................ 7 实验3 运算器移位控制实验 .......

计算机组成原理实验报告

——实验 存储器的设计与实现

专 业： 计算机科学与技术（师范） 姓 名：

韩玉佳

学 号： 1131000016 指导老师： 完成日期：

王晶 2015.5.11

一、 实验目的

1、 了解IP核的使用方法 2、 理解存储器的功能及原理 3、 掌握存储器扩展的实现方式

二、 实验内容

1、 利用IP核分别实现256*32位的指令存储器、数据存储器 2、Logisim环境下实现存储器扩展

三、 实验过程

（1）

存储器扩展（位扩展）

Step1设计：现有8*8位的RAM存储器模块，请扩展为8*32位RAM存储空间

①放置元件 ②连线

Step2 测试：设置WE为1，OE为0，Address为“010”，Input为“00001000 00000100 00000010 00000001”。通过点击CLK来查看结果。

（2）

存储器扩展（字扩展）

Step1设计：现有8*8位的RAM存储器模块，请扩展为32*8位RAM存储空间

Step2 测试：设置WE为1，OE为0，Address为“01011”，Input为“00001111”。通过点击

实验二 算术逻辑运算实验

一、实验目的

（1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。

（2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。

二、实验原理

1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能

74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。

5V A1 B1 A2 B2 A3 B3 Cn4 F324232221201918171615141374LS181123456789101112BO A0 S3 S2 S1 S0 Cn M F0 F1 F2 GND

图2-3 74LS181封装图

主要引脚有：

（1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 ：低端进位接收端。 （5） ????（6）????4：高端进位输出端。

（7）M：算数/逻辑功能控制端。

芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、