福建農林大學計算機與資訊學院
計算機類
課程實習報告
2023年 7 月 3 日
福建農林大學計算機與資訊學院計算機類
課程實習報告結果評定
目錄1、實習的目的和任務4
2、實習要求4
3、實習地點4
4、主要儀器裝置（實驗用的軟硬體環境4
5、實習內容4
5.1編寫程式4
5.2連線試驗線路5
5.3寫程式/執行程式5
6、問題討論與分析6
7、結束語7
參考文獻7
簡單模型機設計
1、 實習的目的和任務
《計算機組成原理》是一門理論性和實踐性非常強的課程，學生僅僅通過課堂教學來獲取理論知識是遠遠不夠的，必須加強實踐教學，通過親自動手，鞏固課堂知識、提高綜合運用所學的理論知識和方法獨立分析和解決問題的能力，並從成功和失敗的體驗中得到鍛鍊，才能夠掌握和運用所學到的理論知識來解決實際問題，達到學以致用的目的。除此之外，《計算機組成原理課程實習》為學生提供了一次學習綜合運用所學知識去解決實際問題的鍛鍊。
《計算機組成原理課程實習》是學生學習《計算機組成原理》課程期間的乙個重要教學環節。通過實習總結計算機組成原理課程的學習內容：層次化設計方法、多路開關，邏輯運算部件，微程式控制的運算器設計、微程式控制的儲存器設計、簡單計算機的設計等內容。
為將來從事專業工作打下基礎，培養良好的職業道德和嚴謹的工作作風。
2、實習要求
了解並掌握計算機組成原理設計的一般方法，具備初步的獨立分析和設計能力； 通過該課程設計的學習，總結計算機組成原理課程的學習內容，層次化設計方法、多路開關，邏輯運算部件，微程式控制的運算器設計、微程式控制的儲存器設計、簡單計算機的設計。提高綜合運用所學的理論知識和方法獨立分析和解決問題的能力。
3、 實習地點
田家炳c404硬體實驗室
4、 主要儀器裝置（實驗用的軟硬體環境）
zye1603b計算機組成原理實驗儀一台
pc機一台
zye1603b計算機組成原理實驗儀聯機軟體
5、 實習內容
5.1 編寫程式
編寫程式一，此程式可從輸入裝置取入資料，儲存在記憶體單元08，然後從08單元送到輸出裝置進行顯示。每次迴圈過程中，可以使輸入裝置資料改變，考察輸出顯示的結果。
設計機器指令程式如下
位址內容助記符說明
00 00 in輸入開關資料 r0
01 20 sta[08h] ：r0 [08]
02 08位址
03 30 out[08h] ：[08h] bus
04 08位址
05 40 jmp[00h] ：00h pc
06 00跳轉位址
編寫程式二，本程式從輸入裝置讀入資料，與0a單元的資料相加，然後送到輸出裝置進行顯示。設計機器指令如下：
位址內容助記符說明
00 00 in輸入開關資料 r0
01 10 add[0ah] ：r0 + [0ah] r0
02 0a位址
03 20 sta[0bh] :r0 [0b]
04 0b位址
05 30 out[0bh] ：[0bh] bus
06 0b位址
07 40 jmp[00h] ：00h pc
08 00跳轉位址
0a 01加數，可自定
0b求和結果儲存在0b單元
5.2 連線試驗線路
5.3 寫程式/執行程式
聯機讀/寫程式
按照規定格式，將機器指令即微指令二進位製表編輯成十六進製制的規定格式檔案。微指令格式中的微指令**將表中的24位微**按從左到右分成3個8位，將此三個8位二進位制**化為相應的十六進製制即可。
使用聯機軟體的檔案裝載將實驗程式和微程式**到實驗箱中，並用軟體的讀出功能進行檢查。
聯機執行程式
首先使各個開關的狀態為：控制台單元中的sp03開關設定為「step」狀態，sp04開關設定為「run」狀態；控制台單元的開關sp05處於「norm」狀態，sp06處於「run」狀態；開關單元的開關swb、swa為「11」。
使單元開關的總清開關clr（1 0 1）清零後，程式首址為00h。通過聯機軟體進入除錯介面，可以通過除錯程式的操作介面控制程式的執行，同時觀察執行過程和結果。
6、 問題討論與分析
①、程式一：
計算機進行取指令：把程式計數器中pc的位址送到位址暫存器ar中，pc+1；
將記憶體中的指令送到指令暫存器ir中。指令暫存器是用來儲存當前正在執行的
一條指令。
執行指令：本程式從輸入裝置輸入r0的值43(in)；
存數，將pc中的位址送到ar中，pc自動加1，把r0的值送到08單元，通過資料匯流排放入ａｒ中，把r0中的位址通過bus送到記憶體中。
輸出顯示，將pc中的位址送到ar中，pc自動加1，將記憶體中08單元的位址通過bus送到ar中，到記憶體中取ar所對應的數值送到資料緩衝暫存器dr1，把dr1的資料送到led數碼管中；
跳轉指令jmp，將pc中的位址送到ar中，pc自動加1，跳轉到下乙個要執行的指令中。
資料位址暫存器ar是用來儲存當前cpu所訪問的資料cache儲存器中單元的位址。
②、程式二：
計算機進行取指令：把程式計數器中pc的位址送到得知暫存器ar中，pc自
動加1；將記憶體中的指令送到指令暫存器ir中。
執行指令：輸入開關資料，把43輸入到r0中（in）；
進行二進位制相加，把pc中的位址送到ar中，pc自動加1，將記憶體中的43的位址通過bus送到ａｒ中，將記憶體中指定的資料通過ｂｕｓ送到dr2中，再將r0的值賦給dr1，將dr1和dr2中的值進行二進位制相加，值賦給r0；
存數，把pc的位址送到ar中，pc自動加1，把r0的值送到0a單元，通過資料匯流排放入ａｒ中，把r0中的值通過bus送到記憶體中。
輸出顯示，將pc中的位址送到ar中，pc自動加1，將記憶體中0a單元的位址通過bus送到ar中，到記憶體中取ａｒ所對應的數值送到資料緩衝暫存器dr1，把dr1的資料送到led數碼管中；
跳轉指令jmp，將pc中的位址送到ar中，pc自動加1，跳轉到下乙個要執行的指令中。
cpu每取一條指令並執行這條指令都要完成一系列的操作，這一系列操作所需要的時間通常叫做乙個指令週期。指令週期包括取值週期和執行指令階段（執行週期）。
7、 結束語
《計算機組成原理》是電腦科學與技術系的一門核心專業基礎課程。起到承上啟下的目的。而且通過實踐，我認識到《計算機組成原理》是一門理論性和實踐性非常強的課程，我們不僅僅需要通過課堂學習知識，還必須親自動手，才能鞏固所學的課堂知識，這樣可以提高中和運用所學的理論知識和獨立分析解決問題的各種能力。
並且通過實踐，能夠從成功和失敗中得到許多經驗和鍛鍊。在這次實踐中，我們雖然遇到一些困難，但在老師的指導和同學的幫助下，我們最終還是圓滿完成了這次實踐。
參考文獻
【1】 白中英，計算機組成原理（第三版·網路版），科學出版社，2002.
【2】 白中英，楊春武，計算機組成原理題解、題庫、實驗（第三版），科學出版社，2002.
【3】 白中英，楊春武，馮一兵，計算機硬體基礎實驗教程，清華大學出版社，2005.
【4】 白中英，楊旭東，並行機繫結構（第二版·網路版），科學出版社，2006.
計算機組成原理實習日誌
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考查目標 1.理解單處理器計算機系統中各部件的內部工作原理 組成結構以及相互連線方式，具有完整的計算機系統的整機概念。2.理解計算機系統層次化結構概念，熟悉硬體與軟體之間的介面，掌握指令集體系結構的基本知識和基本實現方法。3.能夠運用計算機組成的基本原理和基本方法，對有關計算機硬體系統中的理論和實際...