计算机组成原理实验报告单周期cpu的设计与实现
1个时钟周期
Clock
电子科技大学计算机科学与工程学院
标 准 实 验 报 告
（实验）课程名称： 计算机组成原理实验 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告
学生姓名： 郫县尼克杨 学 号： 2014 指导教师：陈虹
实验地点： 主楼A2-411 实验时间：12周-15周
一、 实验室名称：
主楼A2-411
二、 实验项目名称：
单周期CPU 的设计与实现。
三、 实验学时：
8学时
四、 实验原理：
（一） 概述
单周期（Single Cycle ）CPU 是指CPU 从取出1条指令到执行完该指令只需1个时钟
周期。
一条指令的执行过程包括：取指令→分析指令→取操作数→执行指令→保存结果。对于单周期CPU 来说，这些执行步骤均在一个时钟周期内完成。
（二） 单周期cpu 总体电路
本实验所设计的单周期CPU 的总体电路结构如下。
（三） MIPS 指令格式化
MIPS 指令系统结构有MIPS-32和MIPS-64两种。本实验的MIPS 指令选用MIPS-32。以下所说的MIPS 指令均指MIPS-32。
MIPS 的指令格式为32位。下图给出MIPS 指令的3种格式。
本实验只选取了9条典型的MIPS 指令来描述CPU 逻辑电路的设计方法。下图列出了本实验的所涉及到的9条MIPS 指令。
五、 实验目的
1、掌握单周期CPU 的工作原理、实现方法及其组成部件的原理和设计方法，如控制器、26 31
221 216 15 11 1 6 5 0 op rs rt rd sa func R 型指令
26 31
221 216 15 0 op rs rt immediate I 型指令
26 31
20 op address
J 型指令
运算器等。?
2、认识和掌握指令与CPU的关系、指令的执行过程。?
3、熟练使用硬件描述语言Verilog、EDA工具软件进行软件设计与仿真，以培养学生的分析和设计CPU的能力。
六、实验内容
（一）拟定本实验的指令系统，指令应包含R型指令、I型指令和J型指令，指令数为9条。
（二）CPU各功能模块的设计与实现。
（三）对设计的各个模块的仿真测试。
（四）整个CPU的封装与测试。
七、实验器材（设备、元器件）：
（一）安装了Xilinx ISE Design Suite 13.4的PC机一台
（二）FPGA开发板：Anvyl Spartan6/XC6SLX45
（三）计算机与FPGA开发板通过JTAG（Joint Test Action Group）接口连接，其连接方式如图所示。
八、实验步骤
一个CPU主要由ALU（运算器）、控制器、寄存器堆、取指部件及其它基本功能部件等构成。?
在本实验中基本功能部件主要有：32位2选1多路选择器、5位2选1多路选择器、32位寄存器堆、ALU等。
（一）新建工程（New Project）
启动ISE Design Suite 13.4软件，然后选择菜单File→New Project，弹出New Project Wizard对话框，在对话框中输入工程名CPU，并指定工作路径D:\Single_Cycle_CPU。（二）基本功能器件的设计与实现
（1）多路选择器的设计与实现
a.5位2选1多路选择器（MUX5_2_1）的设计与实现
在ISE集成开发环境中，在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，创建一个Verilog Module模块，名称为：MUX5_2_1，然后输入其实现代码：
MODULE MUX5_2_1(
INPUT [4:0]A,
INPUT [4:0]B,
INPUT S EL,
OUTPUT [4:0]O
);
ASSIGN O=S EL ?B:A;
ENDMODULE
在ISE集成开发环境中，对模块MUX5_2_1进行综合（Synthesize），综合结果如图所示：
在ISE集成开发环境中，对模块MUX5_2_1进行仿真（Simulation）。输入如下测式代码：
MODULE MUX5_2_1_T;
//I NPUTS
REG [4:0]A;
REG [4:0]B;
REG SEL;
//O UTPUTS
WIRE [4:0]C;
//I NSTANTIATE THE U NIT U NDER T EST (UUT)
MUX5_2_1 UUT (
.A(A),
.B(B),
.SEL(SEL),
.C(C)
);
INITIAL BEGIN
//I NITIALIZE I NPUTS
A=0;
B=0;
SEL =0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH #100;
A=5'B10100;
B=0;
SEL =1;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH #100;
A=1;
B=5'B10000;
SEL =0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH
#100;
A=5'B00000;
B=5'B11000;
SEL =1;
//A DD STIMULUS HERE
END
ENDMODULE
然后进行仿真，仿真结果如图所示：
b.32位2选1多路选择器的设计与实现
在ISE集成开发环境中，在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，创建一个Verilog Module模块，名称为：MUX32_2_1，然后输入其实现代码：
MODULE MUX32_2_1(
INPUT [31:0]A,
INPUT [31:0]B,
INPUT SEL,
OUTPUT [31:0]O
);
ASSIGN O= SEL?B:A;
ENDMODULE
在ISE集成开发环境中，对模块MUX32_2_1进行综合（Synthesize），综合结果如图
所示：
在ISE集成开发环境中，对模块MUX32_2_1进行仿真（Simulation）。首先输入如下测式代码：
MODULE MUX32_2_1_T;
//I NPUTS
REG [31:0]A;
REG [31:0]B;
REG SEL;
//O UTPUTS
WIRE [31:0]O;
//I NSTANTIATE THE U NIT U NDER T EST (UUT) MUX32_2_1 UUT (
.A(A),
.B(B),
.SEL(SEL),
.O(O)
);
INITIAL BEGIN
A=0;
B=0;
SEL=0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH #100;
A=32'H00000001;
B=32'H00000000;
SEL=1;
#100;
A=32'H00000101;
B=32'H00000010;
SEL =0;
//A DD STIMULUS HERE
END
ENDMODULE
然后进行仿真，仿真结果如图所示:
（2）符号扩展（Sign_Extender）的设计与实现
在ISE集成开发环境中，在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，创建一个Verilog Module模块，名称为：Sign_Extender，然后输入其实现代码：
MODULE S IGN_E XTENDER(
INPUT [15:0] D,
OUTPUT [31:0] O
);
ASSIGN O =(D[15:15]==1'B0)?{16'B0, D[15:0]}:{16'B1, D[15:0]};
ENDMODULE
在ISE集成开发环境中，对模块Sign_Extender进行综合（Synthesize），综合结果如图所示。
在ISE集成开发环境中，对模块MUX32_2_1进行仿真（Simulation）。首先输入如下测式代码：
MODULE S IGN_E XTENDER_T;
//I NPUTS
REG [15:0] D;
//O UTPUTS
WIRE [31:0] O;
//I NSTANTIATE THE U NIT U NDER T EST (UUT)
S IGN_E XTENDER UUT (
.D(D),
.O(O)
);
INITIAL BEGIN
//I NITIALIZE I NPUTS
D =0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH
#100;
//A DD STIMULUS HERE
D =16'H0011;
#100;
D =16'H1011;
END
ENDMODULE
然后进行仿真，仿真结果如图所示:
（3）32位寄存器堆（RegFile）的设计与实现
在ISE集成开发环境中，在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，创建一个Verilog Module模块，名称为：RegFile，然后输入其实现代码：
MODULE R EG F ILE(
INPUT [4:0]R N1,R N2,W N,
INPUT W RITE,
INPUT [31:0]W D,
OUTPUT [31:0]A,B,
INPUT C LOCK
);
REG [31:0]R EGISTER[1:31];
ASSIGN A=(R N1==0)?0:R EGISTER[R N1];
ASSIGN B=(R N2==0)?0:R EGISTER[R N2];
ALWAYS @(POSEDGE C LOCK) BEGIN
IF (W RITE &&W N !=0)
R EGISTER[W N]<=W D;
END
ENDMODULE
在ISE集成开发环境中，对模块RegFile进行综合（Synthesize），综合结果如图所示。
在ISE集成开发环境中，对模块RegFile进行仿真（Simulation）。输入如下测式代码：
MODULE R EGFILE_T;
//I NPUTS
REG [4:0]R N1;
REG [4:0]R N2;
REG [4:0]W N;
REG W RITE;
REG [31:0]W D;
REG C LOCK;
//O UTPUTS
WIRE [31:0]A;
WIRE [31:0]B;
//I NSTANTIATE THE U NIT U NDER T EST (UUT)
R EG F ILE UUT (
.R N1(R N1),
.R N2(R N2),
.W N(W N),
.W RITE(W RITE),
.W D(W D),
.A(A),
.B(B),
.C LOCK(C LOCK)
);
INITIAL BEGIN
//I NITIALIZE I NPUTS
R N1=0;
R N2=0;
W N =0;
W RITE =0;
W D =0;
C LOCK =0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH
#100;
R N1=5'B00001;
R N2=5'B00001;
W N =5'B00001;
W RITE =1;
W D =0;
C LOCK =0;
#100;
C LOCK =1;
#50;
W D =32'H BBBBBBBB; #50;
C LOCK =0;
#100;
C LOCK =1;
#100
C LOCK =0;
//A DD STIMULUS HERE
END
ENDMODULE
然后进行仿真，仿真结果如图所示:
（4）运算器（ALU）设计与实现
在ISE集成开发环境中，在工程管理区任意位置单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择New Source命令，创建一个Verilog Module模块，名称为：ALU，然后输入其实现代码：MODULE ALU(
INPUT [31:0]A,B,
INPUT [2:0]ALU_OPERATION,
OUTPUT [31:0]R ESULT,
OUTPUT Z ERO
);
ASSIGN R ESULT =(ALU_OPERATION ==3'B000)?A+B:
(ALU_OPERATION ==3'B100)?A-B:
(ALU_OPERATION ==3'B001)?A&B:
(ALU_OPERATION ==3'B101)?A|B:
(ALU_OPERATION ==3'B010)?A^B:
(ALU_OPERATION ==3'B110)?{B[15:0],16'H0}:
32'HXXXXXXXX;
ASSIGN Z ERO =~|R ESULT;
ENDMODULE
在ISE集成开发环境中，对模块ALU进行综合（Synthesize），综合结果如图所示: 在ISE集成开发环境中，对模块ALU进行仿真（Simulation）。输入如下测式代码： MODULE ALU_TB;
//I NPUTS
REG [31:0]A;
REG [31:0]B;
REG [2:0]ALU_OPERATION;
//O UTPUTS
WIRE [31:0]R ESULT;
WIRE Z ERO;
//I NSTANTIATE THE U NIT U NDER T EST (UUT) ALU UUT (
.A(A),
.B(B),
.ALU_OPERATION(ALU_OPERATION),
.R ESULT(R ESULT),
.Z ERO(Z ERO)
);
INITIAL BEGIN
//I NITIALIZE I NPUTS
A=0;
B=0;
ALU_OPERATION =0;
//W AIT 100 NS FOR GLOBAL RESET TO FINISH #100;
A=1;
ALU_OPERATION =0; //A DD STIMULUS HERE #100
A=2;
B=2;
ALU_OPERATION =4; #100
A=1;
B=1;
ALU_OPERATION =1; #100
A=1;
B=1;
ALU_OPERATION =5; #100
精简8位cpu设计报告
精简8位cpu实验设计报告 实验介绍： 实验分为两个部分，第一部分为16*8 ROM 设计与仿真 第二部分为SAP-1 设计与仿真 实验流程： ①16*8 ROM 的设计与仿真 Rom16_8.VHDL LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY ROM16_8 is PORT( DATAOUT :OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --Data Output ADDR :IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); --ADDRESS CE :IN STD_LOGIC --Chip Enable ); END ROM16_8; ARCHITECTURE a OF ROM 16_8 IS BEGIN DATA<=“00001001”WHEN ADDR=“0000”AND CE=‘0’--LDA 9H “00011010”WHEN ADDR=“0001”AND CE=‘0’ELSE --ADD AH “00011011”WHEN ADDR=“0010”AND CE=‘0’ELSE --ADD BH “00101100”WHEN ADDR=“0011”AND CE=‘0’ELSE --SUB CH “11100000”WHEN ADDR=“0100”AND CE=‘0’ELSE --OUT “11110000”WHEN ADDR=“0101”AND CE=‘0’ELSE --HLT “00010000”WHEN ADDR=“1001”AND CE=‘0’ELSE “00010100”WHEN ADDR=“1010”AND CE=‘0’ELSE “00011000”WHEN ADDR=“1011”AND CE=‘0’ELSE
数据通路实验报告
非常简单CPU数据通路设计实验报告非常简单CPU数据通路设计【实验目的】 1. 掌握CPU的设计步骤 2. 学会芯片的运用及其功能 【实验环境】 Maxplus2环境下实现非常简单CPU数据通路的设计 【实验内容】 非常简单CPU的寄存器:一个8位累加器AC，一个6位的地址寄存器绘制 AR，一个6位的程序计数器PC，一个8位的数据寄存器DR，一个2位的指令寄存器IR。其数据通路详见教材P。 1、零件制作 6位寄存器 (自行设计) 6位计数器 (自行设计) 8位寄存器 (可选择74系列宏函数74273) 8位计数器 (由两个74161构成) 2位寄存器 (由D触发器构成，自行设计) 6三态缓冲器 (自行设计，可由74244内部逻辑修改而成) 8三态缓冲器 (选择74系列宏函数74244，或作修改) alu模块 (自行设计，限于时间，其内部逻辑不作要求) 2、选择器件，加入数据通路顶层图 8位累加器AC:选择8位计数器 6位地址寄存器AR:reg6 6位的程序计数器PC:cou6
8位的数据寄存器DR:选择8位寄存器 2位的指令寄存器IR:选择2位寄存器 3、为PC、DR加入三态缓冲器。 4、调整版面大小，器件位置。 5、设计地址引脚、数据引脚、8位内部总线，加入数据引脚到内部总线的 缓冲器。 6、连接各器件之间以及到内部总线的线路，设计并标注各控制信号。 7、(选做)编译之后，给出微操作 AR<-PC 的测试方法及仿真结果。 8、实验报告中应给出各元部件的实现方法、内部逻辑贴图、打包符号说 明及顶层的“非常简单CPU”数据通路图。 实验报告 一、实验步骤 基于前面非常简单CPU的讲解，我掌握了非常简单CPU的指令集结构及非常简单CPU的指令读取过程和执行过程，本次实验是在上次实验的基础之上完成非常简单CPU数据通路的设计，其步骤如下: (1)、AC累加器原理图如下:
MIPS单周期CPU设计2018版体会
11条MIPS指令单周期CPU设计 2018元月份，我按照袁春风老师的第三版教材，又重新设计了11条MIPS 指令的单周期CPU。这次的设计与我2017年7月份的单周期CPU还是有些区别。2017年7月份设计的CPU主要是参考《计算机组成与设计-硬件/软件接口David A.Patterson》。 设计中的几点体会如下： 一．基本流程 1.首先要分析清楚这11条指令的格式和特点。按照MIPS指令的格式和特 点，完全掌握它们的功能和执行的过程。 2.这些指令执行过程中需要哪些硬件部件和控制信号，这些部件如何连接 构成数据通路。 3.对所有需要的控制信号进行归纳分析，列出真值表，设计相应的控制电 路。 二．具体设计过程 1.ALU的设计。ALU的设计重点在于先设计出32位的加法器，减法运算是利用 加法的“变反加一”。同时要产生各种运算结果的信号：溢出（OF）、进位（CF）、符号位（SF）、零符号位（Zero）。OF=C n⊕C n-1；CF=C out⊕C in。至于需要其它的运算指令，如逻辑运算、移位运算、乘除法运算，都可以直接调用logisim库中的器件，添加到ALU中，这些运算的结果可以同时产生，只是最后用多路选择器来选择那种指令的结果输出，用的控制信号是OPctr。在ALU中需要设计一个控制信号生成部件，用于产生ALU内部需要的各种控制信号。见袁春风老师教材P155。（第一次实验：ALU部件的设计）（ALU设计中，现在的加法器只是串行的，可以让好的学生用先行进位加法器）
图1：ALU电路图 2.设计寄存器部件。设计一个32个*32位的寄存器部件。两路输入和两路输出， 可读写。（第二次实验：寄存器部件的设计） 图2：寄存器电路图 3.数据通路的设计。通路的设计不能急于求成，要一条指令一条指令来分析和 设计。首先设计R-type中的add、sub、subu、slt、sltu等的通路。要注意是否要判断溢出。在此基础上，再分析I-type带立即数运算指令的数据通路，分析出需要添加哪些部件。再分析sw、lw指令的数据通路，分支指
cpu实验报告
简易计算机系统综合设计设计报告 班级姓名学号 一、设计目的 连贯运用《数字逻辑》所学到的知识，熟练掌握EDA工具的使用方法，为学习好后续《计算机原理》课程做铺垫。 二、设计内容 ①按给定的数据格式和指令系统，使用EDA工具设计一台用硬连线逻辑控制的简易计算机系统； ②要求灵活运用各方面知识，使得所设计的计算机系统具有较佳的性能； ③对所做设计的性能指标进行分析，整理出设计报告。 三、详细设计 3.1设计的整体架构 控制信号
3.2各模块的具体实现 1.指令计数器（zhiling_PC） 元件： 输入端口：CLK，RESET，EN； 输出端口：PC[3..0]； CLK：时钟信号； RESET：复位信号； EN：计数器控制信号，为1的时候加一； PC[3..0]：地址输出信号； 代码：
波形图： 总共有九条指令，指令计数器从0000到1000；功能： 实现指令地址的输出； 2.存储器（RAM） 元件： 输入端口：PC[3..0]，CLK； 输出端口：zhiling[7..0]； CLK：时钟信号； PC[3..0]：指令地址信号； zhiling[7..0]：指令输出信号； 代码：
波形图： 功能： 根据输入的地址输出相应的指令； 3.指令译码器（zlymq） 元件： 输入端口：zhiling[7..0]； 输出端口：R1[1..0]，R2[1..0]，M[3..0]；zhiling[7..0]：指令信号； R1：目标寄存器地址； R2：源寄存器地址； M[3..0]：指令所代表的操作编号； 代码：
波形图：
功能： 实现指令的操作译码，同时提取出目标寄存器和源寄存器的地址； 4.算术逻辑运算器（ALU） 元件： 输入端口：EN_ALU，a[7..0]，b[7..0]，M[3..0]； 输出端口：c[7..0]，z； EN_ALU：运算器的使能端； a[7..0]：目标寄存器R1的值； b[7..0]：源寄存器R2的值； M[3..0]：指令所代表的操作编号； c[7..0]：运算结果； z：运算完成的信号； 代码：
计算机硬件课程设计报告(cpu设计)
计算机硬件课程设计 设计报告 学号: 姓名：成绩： 学号: 姓名：成绩： 东南大学计算机科学与工程系 二0 10 年11 月
一、设计名称： My CPU的设计 二、本设计的主要特色： 1、熟悉挂总线的逻辑器件的特性和总线传送的逻辑实现方法。 2、掌握半导体静态存储器的存取方法。 三、设计方案： 1. 数据格式——8位二进制定点表示 2. 指令系统——CPU的指令格式尽量简单规整，这样在硬件上更加容易实现。 7条基本指令：输入/输出，数据传送，运算，程序控制。 指令格式：Array 7 6 5 4 3 2 1 0 两种寻址方式： 寄存器寻址Array 7 6 5 4 3 2 1 0 直接地址寻址，由于地址要占用一个字节，所以为双字节指令。 7条机器指令：
IN R目：从开关输入数据到指定的寄存器R目。 OUT R源：从指定的寄存器R源中读取数据送入到输出缓冲寄存器，显示灯亮。 ADD R目，R源：将两个寄存器的数据相加，结果送到R目。 JMP address : 无条件转移指令。 HALT : 停机指令。 LD R目，address : 从内存指定单元中取出数据，送到指定寄存器R 目。 ST address , R 源: 从指定的寄存器R源中取出数据，存入内存指定单元。
Address（内存地址） 3. CPU内部结构 4.数据通路设计 根据指令系统，分析出数据通路中应包括寄存器组、存储器、运算器、多路转换器等，采用单总线结构。 通用寄存器组：
运算器： 存储器： 多路转换器：
输出缓冲器： 5．控制器设计 控制通路负责整个CPU的运行控制，主要由控制单元和多路选择器MUX 完成。在每一个时钟周期的上升沿指令寄存器IR 从内存中读取指令字后，控制单元必须能够根据操作码，为每个功能单元产生相应主控制信号，以及对ALU 提供控制信号。对于不同的指令，同一个功能单元的输入不同，需要多路选择器MUX 来对数据通路中功能单元的输入进行选择。
计算机组成原理实验报告单周期cpu的设计与实现
1个时钟周期 Clock 电子科技大学计算机科学与工程学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称： 计算机组成原理实验 电子科技大学教务处制表 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 郫县尼克杨 学 号： 2014 指导教师：陈虹 实验地点： 主楼A2-411 实验时间：12周-15周 一、 实验室名称： 主楼A2-411 二、 实验项目名称： 单周期CPU 的设计与实现。 三、 实验学时： 8学时 四、 实验原理： （一） 概述 单周期（Single Cycle ）CPU 是指CPU 从取出1条指令到执行完该指令只需1个时钟
周期。 一条指令的执行过程包括：取指令→分析指令→取操作数→执行指令→保存结果。对于单周期CPU 来说，这些执行步骤均在一个时钟周期内完成。 （二） 单周期cpu 总体电路 本实验所设计的单周期CPU 的总体电路结构如下。 （三） MIPS 指令格式化 MIPS 指令系统结构有MIPS-32和MIPS-64两种。本实验的MIPS 指令选用MIPS-32。以下所说的MIPS 指令均指MIPS-32。 MIPS 的指令格式为32位。下图给出MIPS 指令的3种格式。 本实验只选取了9条典型的MIPS 指令来描述CPU 逻辑电路的设计方法。下图列出了本实验的所涉及到的9条MIPS 指令。 五、 实验目的 1、掌握单周期CPU 的工作原理、实现方法及其组成部件的原理和设计方法，如控制器、26 31 221 216 15 11 1 6 5 0 op rs rt rd sa func R 型指令 26 31 221 216 15 0 op rs rt immediate I 型指令 26 31 20 op address J 型指令
微机组装实验报告
微机组装实验报告 一．实验内容 1、了解计算机的硬件系统 2、在规定的时间内完成一台计算机的完全拆卸并且完全还原的组装拆卸训练二．实验目的 1、熟悉计算机的基本配置及各部件的功能 2、掌握计算机的组装过程 三．实验过程及步骤 1、实验的主要过程及步骤 ①交代任务，强调实验的重点及注意事项 ②老师演示重点环节 ③拆卸计算机： 观察机箱外观---打开机箱并观察机箱内的部件---分解各个部件之间的连接---观察主板---拆卸主板上的部件 ④组装计算机： 安装cpu---散热风扇---内存条---电源盒---主板---显卡---光驱---硬盘---连接主板控制线 2、主要部件的功能及参数介绍： ①中央处理器（英文Central Processing Unit，CPU）是一台计算机的运算核心 和控制核心。CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU由运
算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。 差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。 ②主机板：又叫主板(mainboard)、系统板(systemboard)或母板(motherboard)；它 安装在机箱内，是微机最基本的也是最重要的部件之一。主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O 控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件 ③内存条：内存条是连接CPU 和其他设备的通道，起到缓冲和数据交换作用。 库”太大，加上离CPU也很“远”，运输“原料”数据的速度就比较慢，导致 间，建了一个“小仓库”—内存。 四．实验心得及体会收获 通过学习计算机组装，我了解了计算机方面的一些基础知识，也了解到了CPU，主板，内存等配件的基本结构，原来在计算机方面不是很懂得的我，开始渐渐的深入了解它，相信我今后能更好的使用它。 “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”这次计算机组装实验，让我真正将理论和实践融为一体，既巩固了旧知识，又掌握了新知识，在提高了我的动手能力
CPU课程设计报告
课程设计报告 课程片上计算机系统 题目 CPU模型机设计 班级 专业 学生 学号 指导教师 2014年7 月 3 日 目录： 1．课程设计的目的及要求 (3) 2．处理器的设计思想和设计内容 (3)
3．设计处理器的结构和实现方法 (3) 4．模型机的指令系统 (4) 5．处理器的状态跳转操作过程 (4) 6. CPU的Verilog代码 (7) 7. 模型机在Quartus II环境下的应用 (19) 8. 仿真波形 (19) 9. 课程设计的总结 (21) 一．课程设计的目的及要求： (一)目的： 1.掌握RISC CPU与内存数据交换的方法。 2.学会指令格式的设计与用汇编语言编写简易程序。 3.能够使用VHDL硬件描述语言在QuartusⅡ软件环境下完成CPU模型机的 设计。
(二)要求： 1.以《计算机组成与设计》书中123页的简化模型为基础更改其指令系 统，形成设计者的CPU， 2.在Quartus II环境下与主存连接，调试程序，观察指令的执行是否达 到设计构想。 二．处理器的设计思想和设计内容： 处理器的字长为16b；包括四种指令格式，格式1、格式2、格式3的指令字长度为8b，格式4的指令字长度为16b；处理器内部的状态机包括七个状态。（一）关于修改后的CPU： 一共设计25条指令，主要包括空操作指令、中断指令、加法指令、减法指令、加法指令、四种逻辑运算指令、比较、算术移位操作指令、逻辑移位操作指令、加减1指令、加减2指令、数据传输指令、转移类指令、读写指令、特权指令等等。 （二）关于RAM： 地址线设置成8bits，主存空间为4096words。 三．设计处理器的结构和实现方法： （指令格式） 格式1：寄存器寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP Rx Ry 空白 格式2：寄存器变址寻址方式 OP Ry 空白 格式3：立即数寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP I 空白 格式4：无操作数寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP 空白空白 格式5：直接寻址方式 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OP Addr 内存（2的12次方） 四．模型机的指令系统 CPU的指令集： 操作码OP IR(15..1 2) 指令 格式 指令的助记指令的内容
单周期CPU设计
信息科学与工程学院 课程设计报告 课程名称：计算机组成原理与结构题目：单周期CPU逻辑设计年级/专业：XXXXXXXXXXXXXXX X 学生姓名：王侠侠、李怀民 学号：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导老师：XXXX 开始时间：2016年9月15日 结束时间：2016年11月15日
摘要 一、设计目的与目标 1.1 设计目的 1.2 设计目标 二、课程设计器材 2.1 硬件平台 2.2 软件平台 三、CPU逻辑设计总体方案 3.1 指令模块 3.2 部件模块 四、模块详细设计 4.1 指令设计模块 4.2 部件设计模块 五、实验数据 5.1 初始数据 5.2 指令数据 六、结论和体会 七、参考文献
本CPU设计实验以Quartus II 9.0为软件设计平台，以Cyclone 采III型号EP3C16F484C6为FPGA实测板。此CPU设计采用模块化设计方案，首先设计指令格式模块，此模块决定CPU各个部件的接口数据容量及数量，再对CPU各个部件独立设计实现，主要涉及的部件有：寄存器组、控制器、存储器、PC计数器、数据选择器、ALU单元以及扩展单元。分部件的设计通过软件平台模拟仿真各部件的功能，在确保各部件功能正确的情况下，将所有部件模块整合在一起实现16位指令的CPU功能。再按照指令格式设计的要求，设计出一套能完整运行的指令，加载到指令存储器中，最终通过在FPGA实测板上实现了加2减1的循环运算效果，若要实现其他效果，也可更改指令存储器或数据存储器的数据而不需要对内部部件进行更改元件。 关键词：CPU设计、16位指令格式、模块化设计、Quartus软件、CPU各部件
CPU设计实验报告
实验中央处理器的设计与实现 一、实验目的 1、理解中央处理器的原理图设计方法。 2、能够设计实现典型MIPS的11条指令。 二、实验要求 1、使用Logisim完成数据通路、控制器的设计与实现。 2、完成整个处理器的集成与验证。 3、撰写实验报告，并提交电路源文件。 三、实验环境 VMware Workstations Pro + Windows XP + Logisim-win-2.7.1 四、操作方法与实验步骤 1、数据通路的设计与实现 数据通路主要由NPC、指令存储器、32位寄存器文件、立即数扩展部件、ALU、数据存储器构成。其中指令存储器和数据存储器可直接调用软件库中的ROM和RAM元件直接完成，其余部件的设计如图所示： 图1.1 NPC
图1.2 32位寄存器
图1.3 立即数扩展部件 图1.4 ALU 2、控制器的设计与实现 控制器的主要设计思想如图所示 图2.1 控制器设计思想 输入 1 1 0
输出R-type ORI LW SW BEQ JUMP RegDst 1 0 0 x x x ALUSrc 0 1 1 1 0 x MemtoReg0 0 1 x x x RegWrite 1 1 1 0 0 0 MemWrite0 0 0 1 0 0 Branch 0 0 0 0 1 0 Jump 0 0 0 0 0 1 Extop x 0 1 1 1 x ALUop2 1 0 0 0 0 x ALUop1 x 1 0 0 x x ALUop0 x 0 0 0 1 x ALUop[2:0] Funct[3:0] 指令ALUctr[2:0] 111 0000 add 010 111 0010 sub 110 111 0100 and 000 111 0101 or 001 111 1010 slt 111 010 xxxx ori 001 000 xxxx Lw/sw 010 011 xxxx beq 110 表2.1 控制器设计真值表
计算机硬件的组装实验报告
计算机硬件的组装实验 报告 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-
计算机硬件的组装 实验时间：3月30日晚6:00-9:00 学号：姓名： 一、实验目的 1.加深对理论知识的理解，提高实际动手能力； 2.了解计算机的主要部件，理解各部件的功能，了解微型机的各项技术指标和参数。 3.能掌握现代计算机组成结构、内部部件的连接和装机步骤 4.能够熟练掌握计算机的基本组装技巧。 二、实验内容 1、了解计算机主要器件、外部设备的种类和发展情况； 2、掌握计算机主要器件、外部设备的主要性能指标； 3、知道如何选购计算机的主要器件和外部设备； 4、根据了解的知识，动手实践组装一台微型计算机系统； 5、了解并掌握计算机系统的调试、维护方法。 三、实验步骤 （一）计算机主要器件及外部设备 1、计算机系统硬件组成：微处理器、主板、内存、外存储器、输入系统设备、显示系统设备、机箱与电源。 2、计算机的结构构成和功能 ⑴．主板：主板是一块方形的电路板，在其上面分布着众多电 子元件和各种设备的插槽等。
⑵．主板的插座：主板上的插座主要是指主板上的CPU插座和电源插座。 ⑶. 主板的插槽 ⑷. 主板的芯片组：主板的芯片组是整个主板的核心，主板上各个部件的运行都是通过主板芯片组来控制的。 ⑸．CPU：CPU由控制器和运算器这两个主要部件组成。控制器是整个计算机系统的指挥中心。控制器的指挥控制下，运算器、存储器和输入/输出设备等部件协同工作，构成了一台完整的通用计算机。运算器是计算机中用于实现数据加工处理等功能的部件，它接受控制器的命令，负责完成对操作数据的加工处理任务，其核心部件是算术逻辑单元。 ⑹．内存：内存主要由内存颗粒、PCB电路板、金手指等部分组成。内存的作用是和CPU进行数据交换的，用于直接提供CPU要处理的数据，同时内存容量有限，它需要不断的从外存调入当前操作需要的数据以备CPU使用。 3.计算机的拆装 工具︰螺丝刀 ⑴.拆卸部件操作步骤: 关闭电源，用螺丝刀拆下螺丝，拆卸机 箱。观察主机各部件的连接线（电源和信号线），各部件的固定位置和方式（固定点、螺钉类型），并登记。拆除电源和信号线、板卡、内存、硬盘和软驱。（不要拆除CPU、风扇、主板） ⑵．安装计算机部件的操作步骤：
《单周期CPU设计》实验报告
《计算机组成原理与接口技术实验》 实验报告 学院名称： 学生姓名： 学号： 专业（班级）： 合作者： 时间：2016 年4 月25 日 成绩: ________ 实验二： 一. 实验目的 1.掌握单周期CPU数据通路图的构成、原理及其设计方法； 2.掌握单周期CPI的实现方法，代码实现方法； 3.认识和掌握指令与CPU勺关系； 4.掌握测试单周期CPI的方法。 二. 实验内容 设计一个单周期CPU，该CPU至少能实现以下指令功能操作。需设计的指令
与格式如下:
==＞算术运算指令 功能：rd Jrs + rt 。 reserved为预留部分，即未用，一般填“0 （2）addi rt , rs , immediate 功能：rt J rs + （sign-extend） immediate ；immediate 符号扩展再参加“加”运算（3） sub rd , rs , rt 完成功能：rd J rs - rt ==＞逻辑运算指令 （4）ori rt , rs , immediate 功能：rt Jrs | （zero-extend） immediate ; immediate 做“ o ”扩展再参加“或”运算（5） and rd , rs , rt 功能：rd Jrs & rt ;逻辑与运算 （6）or rd , rs , rt 功能：rd Jrs | rt ;逻辑或运算。 ==＞传送指令 功能：rd Jrs + $0 ; $0=$zero=0。 ==＞存储器读/写指令 （8）sw rt , immediate（ rs）写存储器 功能：memory[rs+ （sign-extend） immediate ] J rt ; immediate 符号扩展再 相加。
计算机硬件的组装实验报告
计算机硬件的组装 实验时间：3月30日晚6:00-9:00 学号：姓名： 一、实验目的 1.加深对理论知识的理解，提高实际动手能力； 2.了解计算机的主要部件，理解各部件的功能，了解微型机的各项技术指标和参数。 3.能掌握现代计算机组成结构、内部部件的连接和装机步骤 4.能够熟练掌握计算机的基本组装技巧。 二、实验内容 1、了解计算机主要器件、外部设备的种类和发展情况； 2、掌握计算机主要器件、外部设备的主要性能指标； 3、知道如何选购计算机的主要器件和外部设备； 4、根据了解的知识，动手实践组装一台微型计算机系统； 5、了解并掌握计算机系统的调试、维护方法。 三、实验步骤 （一）计算机主要器件及外部设备 1、计算机系统硬件组成：微处理器、主板、内存、外存储器、输入系统设备、显示系统设备、机箱与电源。 2、计算机的结构构成和功能 ⑴．主板：主板是一块方形的电路板，在其上面分布着众多电子 元件和各种设备的插槽等。
⑵．主板的插座：主板上的插座主要是指主板上的CPU插座和电源插座。 ⑶. 主板的插槽 ⑷. 主板的芯片组：主板的芯片组是整个主板的核心，主板上各个部件的运行都是通过主板芯片组来控制的。 ⑸．CPU：CPU由控制器和运算器这两个主要部件组成。控制器是整个计算机系统的指挥中心。控制器的指挥控制下，运算器、存储器和输入/输出设备等部件协同工作，构成了一台完整的通用计算机。运算器是计算机中用于实现数据加工处理等功能的部件，它接受控制器的命令，负责完成对操作数据的加工处理任务，其核心部件是算术逻辑单元。 ⑹．内存：内存主要由内存颗粒、PCB电路板、金手指等部分组成。内存的作用是和CPU进行数据交换的，用于直接提供CPU要处理的数据，同时内存容量有限，它需要不断的从外存调入当前操作需要的数据以备CPU使用。 3.计算机的拆装 工具︰螺丝刀 ⑴.拆卸部件操作步骤: 关闭电源，用螺丝刀拆下螺丝，拆卸机箱。 观察主机各部件的连接线（电源和信号线），各部件的固定位置和方式（固定点、螺钉类型），并登记。拆除电源和信号线、板卡、内存、硬盘和软驱。（不要拆除CPU、风扇、主板） ⑵．安装计算机部件的操作步骤：
计算机组装过程实验报告
计算机组装过程实验报告 院系: 班级：姓名：学号： 一、组装前的准备 1）准备计算机配件 组装一台计算机的配件一般包括主板、CPU、CPU风扇、内存、显卡、声卡（主板中都有板载声卡，除非用户特殊需要）、光驱（VCD 或DVD）、机箱、机箱电源、键盘鼠标、显示器、数据线和电源线等。 2）准备装机工具 除了计算机配件以外，还需要准备要用到的螺丝刀、尖嘴钳、镊子等装机工具 （1）十字口螺丝刀：用于螺丝的安装或拆卸。最好使用带有磁性的螺丝刀，这样安装螺丝钉时可以将其吸住，在机箱狭小的空间内使用起来比较方便。 （2）一字口螺丝刀：用于辅助安装，一般用处不大。 （3）镊子：用来夹取各种螺丝、跳线和比较小的零散物品。例如，在安装过程中一颗螺丝掉入机箱内部，并且被一个地方卡住，用手又无法取出，这时镊子就派上用场了。 （4）尖嘴钳：主要用来拆卸机箱后面的挡板或挡片。不过，现在的机箱多数都采用断裂式设计，用户只需用手来回对折几次，挡板或挡片就会断裂脱落。当然，使用尖嘴钳会更加方便。 （5）散热膏（硅脂）：在安装CPU时必不可少的用品。用户只需将散热膏涂到CPU上，帮助CPU和散热片之间的连接，以增强硬件的
散热效率。在选购时一定要购买优质的导热硅脂。 二、台式计算机组装过程 1．拆卸机箱 >确定机箱侧板固定螺丝的位置，将固定螺丝拧下。 >转向机箱侧面，将侧板向机箱后方平移后取下，并以相同方式将另一侧板取下。 >取出机箱内的零件包。 2．安装电源（P4电源） 主机电源一般安装在主机箱的上端靠后的预留位置上。 >开电源包装盒，取出电源。 >将电源安装到机箱内的预留位置。 >用螺丝刀拧紧螺丝，将电源固定在主机机箱内。 3．将CPU和CPU散热器安装在主板上 >抬起主板上的CPU零拔插力插座(ZIF)的压杆，将CPU底板缺针的角对着插座上的缺口，然后水平放下，将CPU插入插座，然后将压杆往下压，卡住以后CPU就安装到位了。 >将塑料卡子按入风扇插座的4个孔中。 >将风扇放入支架中，固定风扇。 >将风扇电源线插入主板标明的CPU-FAN插座。 4.安装内存条 >最好将内存条插在离CPU最近的内存插槽中，可以提高内存的读写速度。
CPU与简单模型机设计 实验报告汇总
计算机科学与技术系 实验报告 专业名称计算机科学与技术 课程名称计算机组成与结构 项目名称 CPU与简单模型机设计实验 班级 学号 姓名 同组人员无 实验日期 2015-11-15
一、实验目的 1.掌握一个简单CPU的组成原理； 2.在掌握部件单元电路的基础上，进一步将其构造一台基本模型计算机； 3.为其定义五条机器指令，编写相应的微程序，并上机调试掌握整机概念。 二、实验逻辑原理图与分析 2.1 实验逻辑原理图及分析 本实验要实现一个简单的CPU，并且在此CPU的基础上，继续构建一个简单的模型计算机。CPU由运算器（ALU）、微程序控制器（MC）、通用寄存器（RO）、指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，如图下图所示。这个CPU在写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能，但是机器指令一般存放在主存当中，CPU必须和贮存挂接后，才有实际的意义，所以还需要在该CPU的基础上增加一个主存和基本的输入输出部件，以构成一个简单的模型计算机。 基本CPU构成原理图 系统的程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）集成在一片CPLD芯片中。CLR连接至CON单元的纵情断CLR，按下CLR按钮，将是PC清零，LDPC和T3相与后作为计数器的计数时钟，当LOAD为低时，计数时钟到来后将CPU内总线的数据打入PC。 程序计数器(PC)原理图
2.2 逻辑原理图分析 本模型机；和前面微程序控制器实验相比，新增加一条跳转指令JMP，供有五条指令：IN（输入）、ADD（二进制加法）、OUT（输出）、JMP（无条件转移）、HLT（停机）、其指令格式瑞霞（高4为为操作码）： 其中JMP为双字节指令，其余均为单字节指令，********为addr对应的二进制地址码。微程序控制器实验的指令是通过手动给出的，现在要求CPU自动从存储器读取指令并执行。 系统涉及到的微程序流程如下图所示，当拟定“取指”微指令时，该微指令的判别测试字段为P<1>测试。由于“取指”微指令是所有微程序都使用的公用微指令，因此P<1>的测试结果出现多分支。本机用指令寄存器的高6位（IR7—IR2）作为测试条件，出现5路分支，占用5个固定为地址单元，剩下的其他地方就可以一条微指令占用控制一个微地址单元随意填写，微程序流程图上的但愿地址为16进制。 当全部为程序设计完毕后，应将每条微指令代码化，下表即为将下图的微程序流程图按微指令格式转化而成的“二进制微代码表”。 简单模型机微程序流程图
MIPS单周期CPU实验报告
《计算机组成原理实验》 实验报告 （实验二） 学院名称： 专业（班级）： 学生姓名： 学号： 时间：2017年11月25日
成绩: 实验二：单周期CPU设计与实现 一.实验目的 (1) 掌握单周期CPU数据通路图的构成、原理及其设计方法； (2) 掌握单周期CPU的实现方法，代码实现方法； (3) 认识和掌握指令与CPU的关系； (4) 掌握测试单周期CPU的方法； (5) 掌握单周期CPU的实现方法。 二.实验内容 设计一个单周期的MIPSCPU，使其能实现下列指令： ==> 算术运算指令 功能：rd←rs + rt。reserved为预留部分，即未用，一般填“0”。 功能：rt←rs + (sign-extend)immediate；immediate符号扩展再参加“加”运算。 （3）sub rd , rs , rt 功能：rd←rs - rt ==> 逻辑运算指令 功能：rt←rs | (zero-extend)immediate；immediate做“0”扩展再参加“或”运算。 （5）and rd , rs , rt
功能：rd←rs & rt；逻辑与运算。 （6）or rd , rs , rt 功能：rd←rs | rt；逻辑或运算。 ==>移位指令 功能：rd<－rt<<(zero-extend)sa，左移sa位，(zero-extend)sa ==>比较指令 功能：if (rs
计算机组成CPU数据通路verilog实验报告.doc
计算机组成与系统结构实验报告 院（系）：计算机科学与技术学院 专业班级： 学号： 姓名： 同组者： 指导教师： 实验时间： 2012 年 5 月 23 日 实验目的:
完成处理器的单周期cpu的设计。 实验仪器： PC机（安装Altebra 公司的开发软件 QuartusII）一台 实验原理： 控制器分为主控制器和局部ALU控制器两部分。主控制器的输入为指令操作码op，输出各种控制信号，并根据指令所涉及的ALU运算类型产生ALUop，同时，生成一个R-型指令的控制信号R-type，用它来控制选择将ALUop输出作为ALUctr信号，还是根据R-型指令中的func字段来产生ALUctr信号。 实验过程及实验记录： 1.设计过程： 第一步：分析每条指令的功能，并用RTL来表示。 第二步：根据指令的功能给出所需的元件，并考虑如何将它们互连。 第三步：确定每个元件所需控制信号的取值。 第四步：汇总各指令涉及的控制信号，生成所反映指令与控制信号之间的关系图。 第五步：根据关系表，得到每个控制信号的逻辑表达式，据此设计控制电路。
2.完成代码的编写，并调试运行。 1）control module Control(op,func,Branch,Jump,RegDst,ALUSrc,ALUctr,MemtoReg, RegWr,MemWr,ExtOp); input [5:0] op,func; output reg Branch,Jump,RegDst,ALUSrc,MemtoReg,RegWr,MemWr,ExtOp; output reg [2:0] ALUctr; always @(op) case(op) 6'b000000: begin Branch=0;Jump=0;RegDst=1;ALUSrc=0;MemtoReg=0;RegWr=1;MemWr =0; case(func) 6'b100000:ALUctr=3'b001; 6'b100010:ALUctr=3'b101; 6'b100011:ALUctr=3'b100; 6'b101010:ALUctr=3'b111; 6'b101011:ALUctr=3'b110; endcase end 6'b001101: begin Branch=0;Jump=0;RegDst=0;ALUSrc=1;MemtoReg=0;RegWr=1;MemWr =0;ExtOp=0;ALUctr=3'b010; end 6'b001001: begin Branch=0;Jump=0;RegDst=0;ALUSrc=1;MemtoReg=0;RegWr=1;MemWr =0;ExtOp=1;ALUctr=3'b000; end
单片机实验报告
本科生实验报告 实验课程单片机原理及应用 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师任家富 实验地点6C９０2 实验成绩 二〇一五年三月二〇一五年六月 单片机最小系统设计及应用 摘要 目前，单片机以其高可靠性,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表等领域得到极其广泛的应用。因此对于在校的大学生熟练的掌握和使用单片机是具有深远的意义。通过本次课程设计掌握单片机硬件和软件方面的知识，更深入的了解单片机的实际应用，本次设计课程采用STC89Ｃ５2单片机和ADC08０4，LED显示，键盘，ＲS2３2等设计一个单片机开发板系统。进行了LED显示程序设计,键盘程序设计,RS2３2通信程序设计等。实现了单片机的各个程序的各个功能。对仿真软件kｅil的应用提升了一个新的高度。单片机体积小、成本低、使用方便,所以被广
泛地应用于仪器仪表、现场数据的采集和控制。通过本实验的学习，可以让学生掌握单片机原理、接口技术及自动控制技术,并能设计一些小型的、综合性的控制系统，以达到真正对单片机应用的理解。 关键词：单片机;智能；最小系统;ADC；ＲＳ2３２;显示；SＴＣ8９C５2 第１章概述 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比,单片机只缺少了I/Ｏ设备。单片机采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ＲOM、多种I／Ｏ口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 它最早是被用在工业控制领域，由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和ＣＰＵ集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有１-２部单片机。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 第2章实验内容 2.1单片机集成开发环境应用
计算机硬件的组装实验报告
《计算机硬件的组装》实践项目报告 一.阅读了《计算机组装与维修》相关方面的书、资料 1.《计算机组装与维修》 2.如何选择CPU 3.如何选择主板 4.计算机的主要构造 二.通过阅读上述书籍和资料后对《计算机硬件的组装》实践项目中内容的认识 1.计算机的结构构成和功能 主板：结构构成：主板芯片组、CPU插槽、BIOS芯片、扩充插槽、电源插 座、内存插槽、硬盘和光驱的接口插座、软盘驱动器接口 插座、串行口、并行口、USB接口。 功能：计算机系统中用于连接各部件的物件 CPU：功能：CPU是计算机的心脏，它的性能强弱能直接决定计算机的性能，是衡量计算机档次的一个重要指标。 内存：种类：按功能分为只读存储器和随机存储器。 功能：保存CPU将要执行的指令和正在执行的指令信息。 外存储器：种类：软盘、硬盘和闪盘。 功能：保存运算信息与数据资料。 光驱：种类：CD--ROM驱动器、DVD---ROM、COMBO、刻录机。 功能：电脑用来读写光盘的机器。 输入系统设备：种类：键盘和鼠标。 功能：用于输入命令和数据，使操作更简单。 机箱：种类：立式机箱和卧式机箱。 功能：给计算机系统建立外观形象，给计算机系统的其他配件提供安装支架，还可以减轻机箱内向外辐射的电磁污染，保护用户的 健康和其它设备的正常使用。 电源：功能：给机箱内部的设备提供稳定可靠的直流电。 风扇：功能：散热，避免电脑运行时CPU温度过高。 2.计算机的拆装 工具：螺丝刀（分为一字的和十字的） 拆卸部件操作步骤： 1.关掉电脑，断开电源，拔掉机箱后面所有的接线。 2.将机箱放倒，便于拆卸，用螺丝刀拧下固定机箱盖的螺丝。 3.将机箱盖拿下来放在一边，然后拔掉各个部件之间的接线，由于跳线 众多，比较复杂，所以不拆卸。 4.拧下固定内存的螺丝，将内存取出放在一边。 5.拧下固定机箱中固定结构上的螺丝，取出机箱中的光驱、软驱和风扇， 放在一边。 6.将内存条从接口中拔出，注意按住固定内存条的卡子。 7.由于CPU和主板取下易损坏，就只是在机箱内观察。 8.仔细观察电脑的各个部件，记录相应的数据。
CPU设计实验报告
实验中央处理器的设计与实现 一、实验目的 1、 理解中央处理器的原理图设计方法。 2、 能够设计实现典型MIPS 的11条指令。 二、 实验要求 1、 使用Logisim 完成数据通路、控制器的设计与实现。 2、 完成整个处理器的集成与验证。 3、 撰写实验报告，并提交电路源文件。 三、 实验环境 VMware Workstatio ns Pro + Win dows XP + Logisim-wi n-2.7.1 四、 操作方法与实验步骤 1、数据通路的设计与实现 数据通路主要由NPC 、指令存储器、32位寄存器文件、立即数扩展部件、 ALU 、数据存储器构成。其中指令存储器和数据存储器可直接调用软件库中的 ROM 和RAM 元件直接完成，其余部件的设计如图所示： Cue ------- 吊孙 ----------- n -ar ch Zan [p]~ 图 1.1 NPC G —-- DO jlf* 04 4 D 04 nero & res?l ■&
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图1.3立即数扩展部件 图 1.4 ALU 2、控制器的设计与实现 控制器的主要设计思想如图所示 图2.1控制器设计思想 通过列真值表得到控制器的两部分电路，真值表如下 : 输入 000000 001101 100011 101011 000100 000010 immIC ￡it￡ DOO -DO ooo n Q □□□non UOnflO OOC ?＞：＞0 DQ 000 指令 lnst ：ruction[31：O] OP[5:OJ fu net [5:0] Jump ExBp Branch Mem Write ALUctr * RegWrite MemtoReg * ALUSrc 控制器 控制信号 LLLLLLLLLmM f ZERO A ()-- irnmmmiiiimiiiiifeiiim IIII93 1-] * 11114444 ".'O
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