EL-JY-II型计算机组成原理实验

计算机组成原理实验指导书 - ４６ -

实验五 微程序设计实验

一、实验目的：

深入掌握微程序控制器的工作原理，学会设计简单的微程序。 二、预习要求：

1．复习微程序控制器工作原理； 2．复习计算机微程序的有关知识。 三、实验设备：

EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一台，连接线若干。 四、微程序的设计： 1．微指令格式

设计微指令编码格式的主要原则是使微指令字短、能表示可并行操作的微命令多、微程序编写方便。

微指令的最基本成份是控制场，其次是下地址场。控制场反映了可以同时执行的微操作，下地址场指明下一条要执行的微指令在控存的地址。微指令的编码格式通常指控制场的编码格式，以下几种编码格式较普遍。 1）最短编码格式

这是最简单的垂直编码格式，其特点是每条微指令只定义一个微操作命令。采用此格式的微指令字短、容易编写、规整直观，但微程序长度长，访问控存取微指令次数增多从而使指令执行速度慢。 2）全水平编码格式

这种格式又称直接编码法，其特点是控制场每一位直接表示一种微操作命令。若控制场长n位，则至多可

计算机组成原理实验指导书 - ７７ -

实验八、复杂模型机组成原理实验

一、实验目的：

在实验七的基础上，构造一个指令系统，实现比较完整的模型机功能。 二、预习要求：

认真预习本实验的相关知识和内容。 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、模型机结构：

图

8-1 模型机结构框图

计算机组成原理实验指导书 - ７８ -

图中运算器ALU由U7—U10四片74LS181构成，暂存器1由U3、U4两片74LS273构成，暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。微控器部分控存由U13—U15三片2816构成。除此之外，CPU的其它部分都由EP1K10集成（其原理见系统介绍部分）。

存储器部分由两片6116构成16位存储器，地址总线只有低八位有效，因而其存储空间为00H—FFH。

输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动电路构成，当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。在开关方式下，输入

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

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

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

计算机组成原理实验指导书

河南师范大学

计算机与信息技术学院

TEC—4计算机组成原理实验系统

TEC—4计算机组成原理实验系统由北京邮电大学计算机学院、清华同方教学仪器设备公司、深圳拓普威电子技术有限公司联合研制。它是一个8位计算机模型实验系统，可用于大专、本科、硕士研究生计算机组成原理课程、计算机系统结构课程的教学实验，对提高学生的动手能力、提高学生对计算机整体和各组成部分的理解、提高学生的计算机系统综合设计能力都会有很大帮助。

一、TEC—4计算机组成原理实验系统特点

1．计算机模型简单、实用，运算器数据通路、控制器、控制台各部分划分清晰。

2．计算机模型采用了数据总线和指令总线双总线体制，能够实现流水控制。 3．控制器有微程序控制器或者硬布线控制器两种类型，每种类型又有流水和非流水两种方案。

4．寄存器堆由1片ispLSI1016组成，运算器由1片ispLSI1024组成，设计新颖。

5．实验台上包括了1片系统编程芯片ispLSI1032，学生可用它实现硬布线控制器。

6．该系统能做运算器组成、双端口存储器、数据通路、微程序控制器、中断、CPU组成与机器指令执行、流水微程序控制器、硬布线控制器、流水硬布线控制器等多种实验

计算机 学院 网络工程 专业班 学号

姓名 协作者 （无） 教师评定 实验题目 存储器部件教学实验

一、实验目的：

1、熟悉ROM芯片和RAM芯片在功能和使用方法等方面的相同和差异之处；学习用编程器设备向EEPROM芯片内写入一批数据的过程和方法。

2、理解并熟悉通过字、位扩展技术实现扩展存储器系统容量的方案。 3、了解静态存储器系统使用的各种控制信号之间正常的时序关系。

4、了解如何通过读、写存储器的指令实现对58C65 ROM芯片的读、写操作。 5、加深理解存储器部件在计算机整机系统中的作用。

二、实验设备与器材：

TEC-XP+教学实验系统

三、实验说明：

内存储器是计算机中存放正在运行中的程序和相关数据的部件。在教学计算机存储器部件设计中，由于简化和容易实现的目的，选用静态存储器芯片实现内存储器的存储体，包括唯读存储区（ROM，存放监控程序等）和随读写存储区（RAM）两部分，ROM存储区选用4片长度8位、容量8KB的58C65芯片实现，RAM存储区选用2片长度8位、容量2KB的6116芯片实现