计算机组成原理复杂模型机设计实验遇到的问题及解决方法
在计算机组成原理复杂模型机设计实验中，可能会遇到以下问题及对应的解决方法：
问题1：设计中的模型出现逻辑错误或功能缺陷。
解决方法：检查设计模型的逻辑，确保各个部分的连接、信号传递等没有错误。借助模拟器或仿真软件进行功能测试和调试，找出错误并进行修复。可以参考相关教材、资料或请教老师和同学。
问题2：设计模型的性能不达标或满足不了要求。
解决方法：评估性能不足的原因，可能是模型中的某些组件或算法存在瓶颈。可以尝试优化设计，如采用更高效的算法、增加硬件资源或调整设计参数。借助性能分析工具进行性能测量和分析，找到瓶颈所在并进行改进。
问题3：操作系统和硬件之间的兼容性问题。
解决方法：在设计过程中要考虑操作系统和硬件的兼容性，选择合适的硬件平台和操作系统版本。可以参考相关文档和标准，确保操作系统和硬件之间的接口兼容性。如果出现兼容性问题，可能需要调整硬件设计或修改操作系统驱动程序。
问题4：实验环境搭建和调试困难。
解决方法：在实验环境搭建前，要详细了解实验需求和条件，准备必要的软硬件设备。在实验过程中，遇到问题要耐心调试，可以借助调试工具和仪器进行故障排查。同时，及时记录实验过程和结果，便于问题分析和解决。
问题5：设计模型的测试和验证难度大。
解决方法：为了保证设计模型的正确性和稳定性，需要进行全面的测试和验证。可以设计并执行针对不同功能模块和整体系统的测试用例，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等。同时，可以采用仿真和验证工具，如模型检查、形式化验证等方法进行模型的验证。
以上只是一些可能遇到的问题和解决方法，根据具体情况可能还会面临其他问题。在实验过程中要注重细致的工作，与同学和老师多沟通交流，积极寻求帮助和建议，以便顺利解决问题。
计算机组成原理复杂模型机设计实验遇到的问题及解决方法 在计算机组成原理复杂模型机设计实验中，可能会遇到以下问题及对应的解决方法： 问题1：设计中的模型出现逻辑错误或功能缺陷。 解决方法：检查设计模型的逻辑，确保各个部分的连接、信号传递等没有错误。借助模拟器或仿真软件进行功能测试和调试，找出错误并进行修复。可以参考相关教材、资料或请教老师和同学。 问题2：设计模型的性能不达标或满足不了要求。 解决方法：评估性能不足的原因，可能是模型中的某些组件或算法存在瓶颈。可以尝试优化设计，如采用更高效的算法、增加硬件资源或调整设计参数。借助性能分析工具进行性能测量和分析，找到瓶颈所在并进行改进。 问题3：操作系统和硬件之间的兼容性问题。 解决方法：在设计过程中要考虑操作系统和硬件的兼容性，选择合适的硬件平台和操作系统版本。可以参考相关文档和标准，确保操作系统和硬件之间的接口兼容性。如果出现兼容性问题，可能需要调整硬件设计或修改操作系统驱动程序。 问题4：实验环境搭建和调试困难。 解决方法：在实验环境搭建前，要详细了解实验需求和条件，准备必要的软硬件设备。在实验过程中，遇到问题要耐心调试，可以借助调试工具和仪器进行故障排查。同时，及时记录实验过程和结果，便于问题分析和解决。 问题5：设计模型的测试和验证难度大。 解决方法：为了保证设计模型的正确性和稳定性，需要进行全面的测试和验证。可以设计并执行针对不同功能模块和整体系统的测试用例，包括功能测试、性能测试、稳定性测试等。同时，可以采用仿真和验证工具，如模型检查、形式化验证等方法进行模型的验证。 以上只是一些可能遇到的问题和解决方法，根据具体情况可能还会面临其他问题。在实验过程中要注重细致的工作，与同学和老师多沟通交流，积极寻求帮助和建议，以便顺利解决问题。
实验三微程序控制器实验 一. 实验目的与要求： 实验目的： 1.理解时序产生器的原理，了解时钟和时序信号的波形； 2.掌握微程序控制器的功能，组成知识； 3.掌握微指令格式和各字段功能； 4.掌握微程序的编制，写入，观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。 实验要求： 1.实验前，要求做好实验预习，并复习已经学过的控制信号的作用； 2.按练习一要求完成测量波形的操作，画出TS1,TS2,TS3,TS4的波形，并测出所用的脉冲 Ф周期。按练习二的要求输入微指令的二进制代码表，并单步运行五条机器指令。二. 实验方案： 按实验图在实验仪上接好线后，仔细检查无误后可接通电源。 1.练习一：用联机软件的逻辑示波器观测时序信号，测量Ф，TS1,TS2,TS3,TS4信号的方法如下： (1) TATE UNIT 中STOP开关置为“RUN”状态（向上拨），STEP开关置为“EXEC”状态（向上拨）。
(2) 将SWITCH UNIT 中右下角CLR开关置为“1”(向上拨）。 (3) 按动“START”按钮，即可产生连续脉冲。 （4）调试”菜单下的“显示逻辑示波器窗口，即可出现测量波形的画面。 （5）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的Ф插座，即可测出时钟Ф的波形。 （6）探头一端接实验仪左上角的CH2，另一端接STATE UNIT中的TS1插座，即可测出TS1的波形； （7）探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS2插座，即可测出TS2的波形。 （8）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS3插座，即可测出TS3的波形。 （9）将红色探头一端接实验仪左上角的CH1，另一端接STATE UNIT中的TS4插座，即可测出TS4的波形。 2.观察微程序控制器的工作原理： ①关掉实验仪电源，拔掉前面测时序信号的接线； ②编程写入E2PROM 2816 A.将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态； B.将实验板上STATE UNIT 中的STEP置为STEP状态，STOP置为RUN状态，SWITCH UNIT
模型机综合实验(微程序设计) 一、实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计微程序实现题目规定的指令。 二、实验要求 1. 做好预习。 2. 上机调试使其能达到在"程序单步"状态正确运行题目规定的程序。 3. 完成实验报告（写出调试小结：在实验中遇到的问题、解决的方法及相关的讨论等）。 三、实验器材 系统计算机、伟福COP2000型计算机组成原理教学实验系统各一台，排线若干。 四、实验内容 （一）任务：COP2000实验仪中排序方法探讨。 排序。 对于存放在R0~R3中的数进行排序，有序的存回R0~R3。 分析： 对待比较两个数采用减法比较大小，然后按照顺序存回。针对排序过程可采用不同排序方法，如：冒泡排序，快速排序等。并可以查看不同排序方法在实验仪器上的效率。 这个实验过程涉及到数大小比较，数据存储，程序跳转控制，这些过程均能在COP2000计算机组成原理实验仪上完成。 在数据结构中，我们学习了对数字排序的不同算法，并详细学习了算法复杂度。但是针对我们使用的计算机不能体会到不同算法在时间上的不同。此次试验能够具体体会算法之间在时间复杂度上的区别。有一定的实验意义。 综上所述：本次试验目标至少做出一种排序方法，并在此基础之上比较各种排序方法的效率。 （二）总体设计 1.汇编程序流程：
2.程序流程说明： 本程序完成对R0，R1，R2，R3这四个寄存器的排序工作，按R0-R3降序排序。 排序采用冒泡排序法，分别对于R0和R1，R1和R2，R2和R3，三个关系进行判断。若一个关系的前者小于后者，则通过stack寄存器交换两者的值，若前者大于后者，则继续进行下一个关系的大小判断。三个关系依次判断一遍之后，可以保证四个数的最小的数在R3中。
评语: 课中检查完成的题号及题数： 课后完成的题号与题数： 成绩:自评分:必填 实验报告 基于复杂模型机两个8位二进制数乘法的 日期： 实验名称： 实现 班级：学号：姓名： 班级：学号：姓名： 一、实验目的： 1.综合运用所学计算机组成原理知识，设计并完成较为完整的计算机 2.掌握原码一位乘实现的控制流程和硬件配置 二、实验内容： 利用复杂模型机编写程序实现两个8位二进制的乘法运算 三、项目要求及分析： 本程序要求编写程序实现两个8位二进制的乘法运算并将结果输出。两数相乘，可视为加法和移位两种运算，因为在模型机中规定字长全部用来表示数据，数值全为正，故不需要考虑符号，因此在设计编写时需要考虑的问题有： （1）乘数、被乘数以及每次加法移位运算后的临时数据存放位置；
（2）在做加法运算时，如何取出乘数的末位以确定临时数据与0相加或与被乘数相加；（3）加法运算时，若两数相加产生溢出，如何判断溢出； （4）移位运算时，如何控制乘数与临时数据的右移位。 这里，需要考虑如何实现： a).对于乘数，右移后将被乘数的末位移至乘数的高位； b).对于临时数据，右移后若先前相加时产生溢出，则将被乘数高位补1，若无溢出，则高位补0； （5）如何控制程序的结束。 对于问题（1），将临时数据存放在R0寄存器，乘数存放在R1寄存器，因为被乘数不一定每次都参与运算，因此存放在主存内，需要时调入寄存器R2中。 问题（2）中，将乘数与01相与结果再减1，若末位为0，则产生借位，FC=1，P<4>测试时直接进行下步的移位运算；若末位为1，则不产生借位，FC=0，P<4>测试时进行临时数据与被乘数相加，再进入下步的移位运算。 判断溢出的目的是为了在下步移位运算时确定临时数据的高位补1或是不0，因此问题（3）的判断方法可类似问题（2），将进位信息存入寄存器R2中后减1，再次存入R2。若进位为0，则产生借位，FC=1；若进位为1，则不产生借位，FC=0。 问题（4）先进行乘数的移位，将乘数与(FE)十六进制相与，从而将乘数末位变为0，再将临时数据与（01）十六进制相与，取出临时数据的末位，最后将两个相与的结果相或后右环移，就实现临时数据的末位移至乘数的高位的运算。进行临时数据的移位时，将临时数据与(FE)十六进制相与，从而将临时数据末位变为0，然后结果右环移，根据问题（3）溢出判断的结果选择与（80）十六进制或与（00）十六进制相或，就实现临时数据的移位。 问题（5）中，因为两个8位二进制数的乘法需要移位运算8次，故可设一个计数器，八次运算后结束程序。 四、具体实现：
北京邮电大学课程设计报告 注：评语要体现每个学生的工作情况，可以加页。 计算机组成原理课程设计实验报告 采用硬布线控制器的顺序模型处理器设计与调试
一、实验目的 （1）融会贯通计算机组成原理各章节教学内容，通过知识的综合应用，加深对CPU各模块工作原理及相互联系的认识，建立清晰的整机概念。 （2）掌握硬布线控制器的设计方法。 （3）学习运用可编程逻辑技术进行逻辑设计和调试的基本步骤和方法 （4）学习运用VHDL语言，用编写编译下载程序到altera芯片运行。 （5）培养科学研究的独立工作能力，获得工程设计与组装调试的实践经验 二、实验设备 TEC-8实验系统一台 PC计算机一台 逻辑笔一只 USB下载器一根 三、设计与调试任务 （1）设计一个硬连线控制器，和TEC-8模型计算机的数据通路结合在一起，构成一个完整的CPU，该CPU要求：能够完成控制台操作：启动程序运行、读存储器、写存储器、读寄存器、写寄存器；能够执行表中的指令，完成规定的操作。 （2）在Quarts下对硬布线控制器设计方案进行编辑和编译。 （3）将编译后的硬布线控制器下载到TEC-8实验台上的EPM7128中，使其成为一个硬布线控制器。 （4）根据指令系统，编写检测硬布线控制器正确性的测试程序，并用测试程序对硬布线控制器在单拍方式下进行调试，直到成功。 四、实验原理 （1）硬布线控制器基本原理 硬布线控制器是一种把控制部件看作产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，这种逻辑电路是一种由门电路和触发器构成的复杂树形逻辑网络。当执行不同机器指令时，通过激活一系列彼此很不相同的控制信号来实现对指令的解释。 每个微操作控制信号C是一系列输入量的逻辑函数，即用组合逻辑来实现 C=f（Im，Mi，Tk，Bj） Im是机器指令操作码译码器的输出信号，Mi是节拍电位信号，Tk是节拍脉冲信号，Bj表示来自执行部件的反馈信息，是状态条件信号。 在TEC-8实验系统中，节拍脉冲信号Tk，（T1~T3）已经直接输送给数据通路。4位指令操作码IR4~IR7直接成为Im的一部分；SWC、SWB、SWA可以看做是Im的另一部分。Mi是时序发生器产生的节拍信号W1~W3；Bi包括ALU产生的进位信号C、结果为0信号Z等。 （2）硬布线控制器逻辑模块图
计算机组成原理 课程设计报告 实验项目：1、设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机 2、设计一个具有带进位加法和条件跳转的模型机 专业：计算机科学与技术 班级：09级37-3班 学号：—————— 姓名： 合作：
指导教师： 实验时间：2011-6-15 ~~ 6-17 实验一：设计一个具有带进位加法和立即数寻址方式的模型机1、问题描述 本题目设计的是一台具有输入、输出、带进位加法、储存和跳转功能的模型计算机，并写出工作程序和测试数据验证所设计的指令系统。 2、设计目标 在设计完本程序后，所设计模型机能够完成从一个外设输入一个数到指定的寄存器中，另外输入立即数并将其存入另一个、寄存器中，两数进行进位相加并将结果保存到第一个寄存器，输出结果，并显示。另外，实现无条件跳转至开始。 3、指令格式 4、设计微指令
（3）微程序流程图
（4）由编码得到微程序 根据以上编写的微程序，以及微指令代码化的方法得到的微程序代码为：$M00018001 $M0101ED82 $M0200C048 $M08001001 $M0901ED83 $M0300B004 $M0401A205 $M05919A01
$M0A01ED86 $M0600E007 $M07028201 $M0B01ED8D $M0D00E00E $M0E00900F $M0F030201 $M0C01ED90 $M1000D181 （5）写工作程序 $P0000 $P0110 $P0222 $P0320 $P0401 $P0530 $P0601 $P0740 $P0800 （6）建立联机操作文件 为了从PC机下载工作程序和微程序，需要建立联机操作文件，该文件是普通的文本文件，扩展名为TXT，可用记事本来建立的，要求： a、测试用的工作程序排在文件的前面，每个内存地址及代码占一行；
计算机组成原理实验报告 班级：1403011 学号：140301124 姓名：于梦鸽 地点：EII-312 时间：第3批
计算机组成原理与体系结构课程设计 基本模型机设计与实现 一．实验目的 1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识； 2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程； 3．学习微程序控制器的设计过程和相关技术，掌握LPM_ROM 的配置方法。 4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机。 5．定义五条机器指令，并编写相应的微程序，上机调试，掌握计算机整机概念。掌握微程序的设计方法，学会编写二进制微指令代码表。 6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握微程序控制方式计算机的设计方法。 二．实验原理 1．在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在微过程控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。实验中，计算机数据通路的控制将由微过程控制器来完成，CPU 从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期，全部由微指令组成的序列来完成，即一条机器指令对应一个 微程序。 2．指令格式 （1）指令格式 采用寄存器直接寻址方式，其格式如下： 其中IN 为单字长（8位二进制），其余为双字长指令，XX H 为addr 对应的十六进制地址码。为了向RAM 中装入程序和数据，检查写入是否正确，并能启动程序执行，还必须设计三个控制台操作微程序。
1,存储器读操作（KRD ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 0”时，可对RAM 连续手动读入操作。 2,存储器写操作（KWE ）：下 载实验程序后按总清除 按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“0 1”时，可对RAM 连续手动写操作。 3、启动程序（RP ）：下载实验程序后按总清除按键（CLR ）后，控制台SWA 、SWB 为“1 1”时，即可转入到微地址“01”号“取指令”微指令，启动程序运行。 根据以上要求设计数据通路框图，如图5-1所 示。 表6-1 24位微代码定义： 表6-2 A 、B 、C 各字段功能说明： 24位微代码中各信号的功能 (1) uA5—uA0：微程序控制器的微地址输出信号，是下一条要执行的微指令的微地址。 (2) S3、S2、Sl 、S0：由微程序控制器输出的ALU 操作选择信号，以控制执行16种算术操作或16种逻辑操作中的某一种操作。 (3) M ：微程序控制输出的ALU 操作方式选择信号端。M ＝0执行算术操作；M ＝l 执行逻辑操作。 (4) Cn ：微程序控制器输出的进位标志信号，Cn ＝0表示ALU 运算时最低位有进位，Cn 图6-1 数据通路框图
一、课程设计目的： 本课程设计是《计算机组成原理》课程之后开设的实践环节课程。通过本课程设计，使学生进一步加深对计算机原理系列课程相关内容的理解，掌握CPU设计的基本方法和计算机系统的组成原理，进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力；锻炼计算机硬件的设计能力、调试能力；培养严谨的科学实验作风、良好的工程素质及团队协作精神，为今后的工作打下基础。 基于计算机组成原理教学实验系统设计并实现一个具有16条机器指令、采用微程序控制器的8位计算机。 二、课程设计要求： 根据设计课题要求，给出模型机的设计方案（包括指令系统和硬件结构）。画出所设计计算机的硬件连接图，针对所设计的指令系统编写出相应的微程序。对所设计的计算机进行安装与调试。编写测试程序，对系统进行验证。编写课程设计报告。 （1）BZC—>NBZC （2）INC Rd—>INC Rs,Rd （3）RRC Rd—>RR Rs,Rd （4）RLC Rd—>RLC Rs,Rd 指令格式和指令系统 数据格式 模型机规定采用定点补码表示数据，且字长为8位，其格式如下： 其中第7位为符号位，数值表示范围是：-1≤X＜1。 指令格式 模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。 ⑴算术逻辑指令 设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下： 其中，OP-CODE为操作码，Rs为源寄存器，Rd 为目的寄存器，并规定：
9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表7-12-1。 ⑵ 访问指令及转移指令 模型机设计2条访问指令，即存数（STA ）、取数（LDA ），2条转移指令，即无条件转移（JMP ）、结果为零或有进 位转移指令（BZC ），指令格式为： 其中“0 0 M ”为源码段，2OP-CODE 为目的码段（LDA 、STA 指令使用）。D 为十六位地址段（低八在前，高八随后），M 为源寻址模式，其定义如下： ⑶ I/O 指令 输入（IN ）和输出（OUT ）指令采用单字节指令，其格式如下： ⑷ 停机指令 指令格式如下： HALT 指令，用于实现停机操作。 指令系统 本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
1. 寄存器 五、实验总结 按照实验要求进行连接和操作，对通用寄存器组进行了数据的写入和读出，两组数据完全对照，得到了预期效果，说明了存入数据的正确性，在整个过程中也对寄存器组的构成和硬件电路有了更深层次的理解。 2. 运算器 五、实验总结 基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的 3. 存储器 五、实验总结 按照实验要求连接器材设备元件，按照给定步骤进行实验操作。通过向静态RAM中写入数据并读出数据，在INPUT单元输入数并存入地址寄存器，再向相应的地址单元存入数，验证读出数据时，只需再INPUT单元输入想要读出单元的地址，再通过片选端CE读出存储单元的数据，其中We=0是控制写端，WE=1控制读，CE低电平有效。实验过程遇到一些问题，对实验容不是很熟，有待提高。
4. CPU与简单模型机设计实验 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、实验设备 PC机一台，TD-CMA实验系统一套。 三、实验原理 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（R0），指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，如图5-1-1 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 必须和主存挂接后，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。 除了程序计数器（PC），其余部件在前面的实验中都已用到，在此不再讨论。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 单元的总清端CLR，按下CLR 按钮，将使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总线上的数据打入PC。
实验三32位ALU设计实验 一、实验目的 学生理解算术逻辑运算单元（ALU）的基本构成，掌握Logisim 中各种运算组件的使用方法，熟悉多路选择器的使用，能利用前述实验完成的32位加法器、Logisim 中的运算组件构造指定规格的ALU 单元。 二、实验原理、内容与步骤 实验原理、实验内容参考： 1、32位加法功能的原理与设计 1)设计原理 1，被加数A（32位）， 2，被加数B（32位）， 3，前一位的进位CIN（1位）， 4，此位二数相加的和S（32位）， 5，此位二数相加产生的进位COUT（1位）。 要实现32位的二进制加法，一种自然的想法就是将1位的二进制加法重复32次（即逐位进位加法器）。这样做无疑是可行且易行的，但由于每一位的CIN都是 由前一位的COUT提供的，所以第2位必须在第1位计算出结果后，才能开始计算； 第3位必须在第2位计算出结果后，才能开始计算，等等。而最后的第32位必须 在前31位全部计算出结果后，才能开始计算。这样的方法，使得实现32位的二进 制加法所需的时间是实现1位的二进制加法的时间的32倍。 2)电路设计 32位加法功能 2、32位减法功能的原理与实现 1)变减法为加法的原理 1.在Y引脚处使用求补器（32位），即可变减法为加法 2.用构造好的32位加法器。Y各位取反，C0取1，即可达到减法变加法。无符号 数的减法溢出，带加减功能的ALU的进位取反后表示，有符号数的减法溢出，仍 然用最高位和符号位是否相等来判断 2)电路设计
32位减法功能 3、加减溢出检测的设计（不考虑乘除法） 1）有符号数溢出的设计 有符号数溢出的设计2）无符号数溢出的设计
操作系统课程设计存在问题及改进意见 一、问题分析 1.课程设计内容单一 目前的操作系统课程设计主要围绕实验性质的操作系统部分展开，缺少对操作系统概念、原理、架构等相关理论知识的探讨。学生只是 被要求完成操作系统的实验任务，缺乏对操作系统的整体认识和深入 理解。 2.缺乏实际应用场景 现有的操作系统课程设计大多只是停留在模拟简单场景下的实验，无法满足学生对操作系统在实际应用中的需求。学生无法从课程中获 得将操作系统应用于实际工程项目中的经验和技能。 3.缺乏与其他课程的整合 操作系统是计算机专业的基础课程，但目前很少与其他课程进行 融合。课程设计应该能够与计算机组成原理、计算机网络等相关课程 相结合，通过跨课程设计来提升学生的综合能力。
4.实验资源有限 由于操作系统实验需要较高的计算资源和设备，学校往往无法提供足够的实验资源。这导致学生在实验中的操作受到限制，不能充分发挥他们的创造性和实践能力。 二、改进意见 1.拓展课程设计内容 除了操作系统实验，课程设计还应该添加一些理论探讨的内容，包括操作系统的基本概念、原理、架构等方面的知识。学生应该通过理论学习来获得对操作系统的整体认识，进一步探讨操作系统与其他领域的关联性。 2.引入实际应用案例 课程设计应该引入一些实际应用场景，让学生能够将操作系统的知识应用于实际项目中。可以通过与企业合作，或者模拟真实项目来设计操作系统课程，培养学生的实践能力和解决实际问题的能力。 3.与其他课程整合
操作系统课程应该与其他计算机专业的相关课程进行整合，通过跨课程设计来提高学生的综合能力。例如，可以与计算机组成原理课程结合，设计一个综合性的项目，让学生在设计操作系统的同时了解计算机硬件的工作原理。 4.提供更多实验资源 学校应该增加对操作系统实验的投入，提供更多的计算资源和设备，以便学生能够自由地进行操作系统的实验设计。在实验中，学生应该有足够的空间来尝试新的想法和创新，激发他们的创造力和实践能力。 5.强化交互与讨论 课程设计应该注重学生与教师之间的交互与讨论。教师可以组织学生进行小组讨论、项目汇报等形式的交流活动，以提高学生的思维能力和团队合作能力。同时，学生也可以通过与教师的一对一交流来获得更多的指导和思路。 三、总结
计算机组成原理教学中培养学生解决复杂工程问题能力的探索 计算机组成原理是计算机科学与技术专业的重要课程之一，它是计算机专业的入门课程，也是其他计算机相关课程的基础。在计算机组成原理教学中，培养学生解决复杂工程 问题的能力是非常重要的，这不仅可以提高学生的专业素养，还可以促进学生的综合能力 和创新能力的提升。本文将探讨在计算机组成原理教学中如何培养学生解决复杂工程问题 的能力。 一、理论与实践相结合 在计算机组成原理的教学中，理论与实践相结合是非常重要的。学生不仅需要掌握计 算机组成原理的理论知识，还需要具备实际操作的能力。教师可以设计一些实验项目，让 学生动手实践，例如设计并实现一个简单的计算机系统，或者分析并改进某一计算机系统 的性能等。通过实践，学生可以加深对理论知识的理解，培养解决实际问题的能力。 二、案例分析与讨论 在计算机组成原理的教学中，教师可以引入一些真实的工程案例，让学生分析并讨论。可以引入一些计算机系统在使用过程中出现的问题，让学生分析问题的原因，并提出解决 方案。通过案例分析与讨论，学生可以锻炼自己的思维能力，培养解决实际问题的能力。 三、团队合作与项目实践 在计算机组成原理的教学中，可以组织学生进行团队合作与项目实践。可以设计一个 较为复杂的项目，让学生分为若干个小组，每个小组负责一部分工作，最终将各部分整合 成一个完整的项目。通过团队合作与项目实践，学生可以培养自己的团队协作能力和项目 管理能力，解决复杂工程问题的能力也会得到锻炼。 四、跨学科融合与实际应用 在计算机组成原理的教学中，可以引入一些跨学科的知识，例如数学、物理、电子等 知识，来帮助学生更好地理解计算机组成原理。可以引入一些实际应用的案例，例如计算 机系统在某一领域的应用案例，让学生了解计算机组成原理在实际工程中的应用。通过跨 学科融合与实际应用，学生可以更好地理解计算机组成原理，并更好地解决复杂工程问 题。
实验一、算术逻辑运算器 1.实验目的与要求： 1.1 实验目的： 1）掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 2）掌握简单运算器的数据传送通道。 3）演算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。 4）能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。 1.2 实验要求： 1）总体设计： 1．两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8位的算术逻辑运算器ALU。2．数据寄存器DR1和DR2想运算器ALU提供运算的数据。 3．8位数据开关D7-D0用来输入参与运算的数据，并经过一个输入双向三态门与数据总线相连。 4．数据显示灯已与数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 2）算术逻辑运算器实验原理图，如下： 、两片74LS181以并\串联形式构成字长为8位的算术逻辑运算器ALU。左边的74LS181运算高四位数据，右边的74LS181运算低四位数据，两片181通过进位端进行连接。 、A0-A3是4位数据输入端A，B0-B3是4位数据输入端B。F0-F3是运算结果输出端。 、运算器ALU的输出经过一个输出双向三态门（74LS245）与数据总线相连。 、数据寄存器DR1和DR2向运算器ALU提供运算的数据。D7-D0是数据输入端，Q7-Q0是数据输出端。DR1数据分成两半，数据的高四位输入给左边74LS181的A端，数据的低四位输入给右边74LS181的A端。 、8位数据开关D7-D0用来输入参与运算的数据，并经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连。 、数据显示灯已与数据总线相连用来显示数据总线上的内容。 、S3、S2、S1、S0、M、CN为ALU运算选择控制器，由它们共同决定运算器执行哪一种运算。 、ALU-B是输出三态门的控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线上。低电平有效。 、SW-B是输入三态门的控制端，控制"INPUT DEVICE"中的8位数据开关D7-D0的数据是否送到数据总线BUS上。低电平有效。
河北大学计算机组成原理实验报告 学院年级专业 学号姓名 实验日期实验地点指导老师 实验项目不恢复余数阵列除法器成绩 一、实验目的： 理解除法器的原理。 二、实验原理： 这次实验实现原码不恢复余数法的阵列除法器算法（余数左移除数固定），详细计算过程如下。 例题：X=0.10110，y=0.111，求[x/y]原。则[x]补=0.10110，[y*]补=0.111，[-y*]补=1.001 由于除数被除数都为正，因此最后结果为正，直接在最后的结果加上“+”，商为+0.110，但是由于除数在计算的过程中被逻辑左移了3次，所以要乘以2^-5进行恢复，故余数为0.000 010 000。
原码不恢复余数法原理说明： ①符号位单独处理，参加运算的是除数和被除数的绝对值的补码，除数的绝对值用y*表示； ②合法的除法运算中，被除数必须小于除数，因此第一次上商肯定是r6=0，否则溢出，停止运算； ③原码恢复余数法来源于手算的竖式除法。若余数为正，表示够减，商上1，左移一位，减去[y*]补，也就是加上[-y*]补；若余数为负，表示不够减，商上0，恢复余数（加上除数），变成减去除数之前的结果，继续左移一位，加上[-y*]补。 ④原码不恢复余数法建立在原码恢复余数法的基础之上，假设当前的余数为R。当余数大于0时，下一步余数是先左移一位再减去除数，即下一步余数应该为R’=2R-y*；当余数小于0时先恢复余数，然后再左移一位再减去除数，假设当前余数为R，那么下一步余数应该为R’=2(R+y*)-y*=2R+y*。以上两个式子将恢复余数法的步骤定量化了，也就是说，要么左移一位加上y*，要么左移一位减去y*，这就是加减交替的含义。 ⑤除数和被除数具有3位尾数的合法的除法，需要逻辑移位3次，上商3+1=4次。可以设置一个计数器count来控制循环次数，达到3次就停止。 ⑥若最后一步为负，表示不够减，商上0，需要恢复余数，即加上除数，否则不需要。 接下来介绍原码不恢复余数阵列除法器 ①可控加法/减法(CAS)单元 原理是利用一个可控加法／减法 CAS 单元所组成的流水阵 列来实现的它有四个输出端和四个输入端。当输入线P＝0 时，CAS 作加法运算；当P＝1 时，CAS 作减法运算。逻辑 结构图如图所示。不恢复余数阵列除法器的逻辑结构 图 CAS 单元的输入与输出的关系可用如下一组逻辑方程来 表示： Si＝Ai⊕(Bi⊕P)⊕C，Ci＋1＝(Ai＋Ci)· (Bi⊕P)＋AiCi 当P＝0 时，就是一个全加器，如下式：Si＝Ai⊕Bi⊕Ci ，Ci＋1＝AiBi＋BiCi＋AiCi 当P＝1 时,则得求差公式：Si＝Ai⊕非Bi ⊕Ci ，Ci＋1＝AiBi＋BiCi＋AiCi ，其中非Bi＝Bi⊕1。在减法情况下,输入Ci 称为借位输入,而Ci＋1 称为借位输出。 ②不恢复余数的除法（加减交替法） 在不恢复余数的除法阵列中，每一行所执行的操作究竟是加法还是减法，取决于前一行输出的符号与被除数的符号是否一致。当出现不够减时，部分余数相对于被除数来说要改变符号。这时应该产生一个商位“0”，除数首先沿对角线右移，然后加到下一行的部分余数上。当部分余数不改变它的符号时，即产生商位“1”，下一行的操作应该是减法。 本实验就采用加减交替的方法设计这个阵列除法器。 被除数为x= X0.x6x5x4x3x2x1（这里需要右移，是双倍长）；除数为y=Y0.y3y2y1。其中X0 和 Y0 是被除数和除数的符号位，在本次设计中X0 和 Y0 为零，商的符号位恒为零，商为q4.q3q2q1，余数为0.00r6r5r4r3。字长n+1=4
OC CLK ；D7 <~D6 tii CK T^\ ■4HCJ2 ；DBI S' < DBUS6 ;DBUS3 ...... DBI ；S2 :DBIZSI : DBLSO _g 心 1DJD3D4D?D6D7DSD — hrl-f — — — — — — — — QQQQQ9QQ V • 枫 ■■■ ― ------------- ( ABUS7 ---- ---------- : ABU 錮 ― C AB U SS J2 T 7 H ABUSl ABUS2 -ABUS1 ABUSO it IQ 熙JQJQZS ^M 寄有器w 原理图 2、地址寄存器MAR 堆栈寄存器ST 、输出寄存器OUT 实验 寄存器MAR 原理图 SHCE 寄存器ST 原理图 AES CK 」HZ < gyy 〉 ；— 取丁里 CK ■-.-DB U SJ ' --------------------------------- f — —' -mil HJ ■^D S X S J ~5 ------------ ：— DBUSL ------------------------- N — DHUS4 ------ ------------------- — 寄存器A 原理图 oc CLK ID tQ :D 3Q 3E> 』D ■K? *I> g T> 7Q SD SQ ■ 1M3L S - -MUStS - 陆FI 门皿7 W3〔 V LJ3L S2 J l>bCsl ■ oeuso ; ■J OC }€LK IO ID 3升 础 3D 6D 7I> s» S-TOE 7JHC32 . DBUS? D 匹恥「 DBL ■:; DBVS3~ DBUS2 > "iSBUSl DPU^O 《计算机组成原理》课程设计说明书-模型机指令系统的设 计与实现 题目:模型机指令系统的设计与实现 院系: 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 2010年12月10日 安徽理工大学课程设计(论文)任务书 学生姓学号专业(班级) 名 设计题模型机指令系统的设计与实现目 (1)用微程序控制器实现设计任务; 设 (2)要满足指令系统的性能要求; 计 (3)设计说明书能很好地反映设计内容技 术 参 数 参考实验指导书第四章模型机综合实验(微程序控制器)设计的过程， 设运用其微指令格式，独立设计指令系统。并用该指令系统中的指令编计一完成简单运算的程序，并进行调试运行。要 求 工 作要求设计说明书的字数在3000字以上。 量 2010.11.22-11.24 根据设计要求，查找相关资料，完成需求分析; 工 2010.11.25-11.28 进行系统的概要设计; 作 2010.11.29-12. 01 进行系统的详细设计和微程序的书写; 计 2010.12.02-12.05 对系统进行调试分析，写出课程设计报告。划 [1] 白中英.计算机组成原理(第四版).科学出版社.2008 参 [2] DJ-CPTH超强型计算机组成原理与系统结构实验指导书.启东市东考疆计算机有限公司.2008 资料 指导教师签字教研室主任签字 2010年6月20日 指导教师评语: 成绩: 指导教师: 年月日 目录 1 问题描 述 ..................................................................... .. (5) 1.1 设计目 的 ..................................................................... .. (5) 1.2 设计要 求 ..................................................................... 课程设计报告 课程名称：计算机组成原理 题目名称：复杂模型机设计 专业名称：计算机科学与技术 班级： 2013240203 学生姓名：李俊 同组同学：丰翔王兆宇 学号：201324020311 指导教师：兰勇 完成时间： 2016年1月8 日 目录 一、课程设计概述 (3) 1.1 课程设计的教学目的 (3) 1.2 课程设计任务和基本要求 (3) 1.3 设计原理 (3) 二、规定项目的实验验证 (4) 2.1 设计原理 (4) 一、课程设计概述 1.1 课程设计的教学目的 进 1.3 设计原理 在部件实验中，我们是人为用二进制开关来模拟一些控制信号完成数据通 路的控制。而在本课程设计中，数据通路的控制由微程序控制器来完成。计算机从内存中取出一条机器指令到指令执行结束的一个指令周期全部由微指令的列来完成，即一条机器指令对应一个微程序。 WR、RD、IOM的功能 S3~S0以及CN的功能 寻址模式 寻址模式M 有效地址E 说明 00 E=D 直接寻址 01 E=(D) 间接寻址 10 E=(R2)+D R2变址寻址 11 E=(PC)+D 相对寻址 RS、RD的表示 RS/RD RI 00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 一般D表示立即数；P表示地址 复杂模型机数据流图 微指令格式如表3所示，当微指令格式确定之后，下一步就是确定后续微指令地 当微指令格式确定之后，下一步就是确定后续微指令址通常的方法是先确定微程序分支处的微地址，因为微程序分支处需要进行判断测试，这些微地址确定以后，就可以在一个“微地址表”中将分支微地址填入相应的分支微地址单元，避免以后的设计中因重复使用而造成错误，对于其他位置按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示，当拟定“取值”微指令时，该微指令的判别测试字段为P(1)测试，由于取值指令是所有微程序都是用的公用微序，因此P(1)测试结果出现多路分支，本机使用指令寄存器的前四位(IR7-IR4)作为测试条件，《计算机组成原理》课程设计说明书-模型机指令系统的设计与实现
计算机组成原理课程设计报告及代码之复杂模型机设计
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