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CPU设计实验报告文档(英文版)

CPU设计实验报告文档(英文版)
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Southeast University Microprogra m med CPU Design -- COA experiment

School of Information Science and Engineering

04009XXX

2012-4-25

Purpose

The purpose of this project is to design a simple CPU (Central Processing Unit). This CPU has basic instruction set, and we will utilize its instruction set to generate a very simple program to verify its performance. For simplicity, we will only consider the relationship among the CPU, registers, memory and instruction set. That is to say we only need consider the following items: Read/Write Registers, Read/Write Memory and Execute the instructions.

At least four parts constitute a simple CPU: the control unit, the internal registers, the ALU and instruction set, which are the main aspects of our project design and will be studied.

Instruction Set

Single-address instruction format is used in our simple CPU design. The instruction word contains two sections: the operation code (opcode), which defines the function of instructions (addition, subtraction, logic operations, etc.); the address part, in most instructions, the address part contains the memory location of the datum to be operated, we called it direct addressing. In some instructions, the address part is the operand, which is called immediate addressing.

For simplicity, the size of memory is 256×16 in the computer. The instruction word has 16 bits. The opcode part has 8 bits and address part has 8 bits. The instruction word format can be expressed in Figure 1

Figure 1 the instruction format

The opcode of the relevant instructions are listed in Table 1.

In Table 1, the notation [x] represents the contents of the location x in the memory. For example, the instruction word 00000011101110012 (03B916) means that the CPU adds word at location B916 in memory into the accumulator (ACC); the instruction word 00000101000001112 (050716) means if the sign bit of the ACC (ACC [15]) is 0, the CPU will use the address part of the instruction as the address of next instruction, if the sign bit is 1, the CPU will increase the program counter (PC) and use its content 7

as the address of the next instruction.

Table 1 List of instructions and relevant opcodes

All the instructions except the Division instruction are supported in my design. Internal Registers and Memory

MAR (Memory Address Register)

MAR contains the memory location of the word to be read from the memory or written into the memory. Here, READ operation is denoted as the CPU reads from memory, and WRITE operation is denoted as the CPU writes to memory. In our design, MAR has 8 bits to access one of 256 addresses of the memory.

MBR (Memory Buffer Register)

MBR contains the value to be stored in memory or the last value read from memory. MBR is connected to the address lines of the system bus. In our design, MBR has 16 bits.

PC (Program Counter)

PC keeps track of the instructions to be used in the program. In our design, PC has 8 bits.

IR (Instruction Register)

IR contains the opcode part of an instruction. In our design, IR has 8 bits.

BR (Buffer Register)

BR is used as an input of ALU, it holds other operand for ALU. In our design, BR has 16 bits.

ACC (Accumulator)

A CC holds one operand for ALU, and generally ACC holds the calculation result of ALU. In my design, ACC has 16 bits.

In this designment, ACC is set in ALU for simplification.

MR (Multiplier Register)

MR is used for implementing the MPY instruction, holding the multiplier at the beginning of the instruction. When the instruction is executed, it holds part of the

product (the high part of the 32-bit product).

LPM_RAM_DQ

LPM_RAM_DQ is a RAM with separate input and output ports, it works as memory, and its size is 256×16. Although it’s not an internal register of CPU, we need it to simulate and test the performance of CPU.

LPM_ROM

LPM_ROM is a ROM with separate input and output ports, it works as memory,

and its size is 256×32. Although it’s not an internal register of CPU, we need it to simulate and test the performance of CPU.

All the registers are positive-edge-triggered.

All the reset signals for the registers are synchronized to the clock signal.

ALU

ALU (Arithmetic Logic Unit) is a calculation unit which accomplishes basic arithmetic and logic operations. In our design, some operations must be supported which are listed as follows

Microprogrammed Control Unit

We have learnt the knowledge of Microprogrammed control unit. Here, we only review some terms and basic structures.

In the Microprogrammed control, the microprogram consists of some microinstructions and the microprogram is stored in control memory that generates all the control signals required to execute the instruction set correctly. The microinstruction contains some micro-operations which are executed at the same time.

Figure 2 Control Unit Micro-architecture

Figure 2 shows the key elements of such an implementation. The set of microinstructions is stored in the control memory. The control address register contains the address of the next microinstructions to be read. When a microinstruction is read from the control memory, it is transferred to a control buffer register. The register connects to the control lines emanating from the control unit. Thus, reading a microinstruction from the control memory is the same as executing that microinstruction. The third element shown in the figure is a sequencing unit that loads the control address register and issues a read command.

Figure 3 indicates a simple CPU architecture and its use of a variety of internal data paths and control signals. Our CPU design should be based on this architecture. Microprogrammed Control

For each micro-operation, all that the control unit is allowed to do is generate a set of control signals. Each control line is either on or off, which can be represented by a binary digit for each control line. So we could construct a control word in which each bit represents one control line.

The set of microinstructions is stored in the control memory. The control address register contains the address of the next microinstruction to be read. When a microinstruction is read from the control memory, it is transferred to a control buffer register, which register connects to the control lines emanating from the control unit. Thus reading a microinstruction from the control memory is the same as executing that microinstruction!

Control signals:

In my design,there are 32 bits of control signals,as the fallow table shows.

Table 3 Control signals

Table 4 The Sequence of Microinstructions

Table 5 The meaning of each bit of the 8-bit flag.

The Design of MAR、MBR、PC、IR、BR、ACC、ALU、LPM_RAM_DQ

The Design of CPU:

The Design of rom

The Simulation Input Waveforms

Test

Test of ADD, SUB, JMPGEZ, SHIFTR, AND and NOT. Calculate not( (1+2+3+…+10)/2 or “10011010”), and save the final answer.

Table 6 Test Problem 2

IR<=MBR(15..0) “02”represents “STORE”

LOAD A0(0000) STORE B0(0000)

LOAD B0(000A) ADD B1(0009)

LOAD B1(0009)

SUB A2(0001)

ACC<=ACC-BR

(09h-01h=08h) JMPGEZ

SHIFTR

OR A3(009A)

RAM

NOT

ACC<=NOT BR (NOT 009B=FF64h)

APPENDIX

------------------MAR------------------

library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity MAR is

port

( clk,reset,c18,c19:in std_logic;

PC_in: in std_logic_vector(7 downto 0);

MBR_in :in std_logic_vector(15 downto 0);

MAR_out : out std_logic_vector(7 downto 0)

);

end;

architecture behave of MAR is

begin

process(clk)

variable MAR_temp : std_logic_vector(7 downto 0);

begin

if (rising_edge(clk)) then

if reset='0' then

MAR_temp:=x"00";

elsif c18='1' then

MAR_temp:=PC_in;

elsif c19='1' then

MAR_temp:=MBR_in(7 downto 0);

end if;

MAR_out<=MAR_temp;

end if;

end process;

end behave;

-------------------------------MBR------------------------------------- library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity MBR is

port

(

clk,reset,c12,c16,c20: in std_logic;

MEM_in: in std_logic_vector(15 downto 0);

ACC_in: in std_logic_vector(15 downto 0);

MR_in: in std_logic_vector(15 downto 0);

MBR_out: out std_logic_vector(15 downto 0)

);

end MBR;

architecture behave of MBR is

begin

process(clk)

variable MBR_temp: std_logic_vector(15 downto 0);

begin

if(rising_edge(clk)) then

if reset='0' then

MBR_temp:=x"0000";

elsif(c12='1') then

MBR_temp:=ACC_in;

elsif(c16='1') then

MBR_temp:=MR_in;

elsif(c20='1') then

MBR_temp:=MEM_in;

end if;

MBR_out<=MBR_temp;

end if;

end process;

end behave;

--------------------------------------PC------------------------------------- library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;

use ieee.std_logic_unsigned.all;

entity PC is

port

(

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:

氢氧燃料电池性能测试实验报告

氢氧燃料电池性能测试 实验报告 Company Document number:WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

氢氧燃料电池性能测 试实验报告 学号: 姓名:冯铖炼 指导老师:索艳格 一、实验目的 1.了解燃料电池工作原理 2.通过记录电池的放电特性,熟悉燃料电池极化特性 3.研究燃料电池功率和放电电流、燃料浓度的关系 4.熟悉电子负载、直流电源的操作 二、工作原理 氢氧燃料电池以氢气作燃料为还原剂,氧气作氧化剂氢氧燃料电池,通过燃料的燃烧反应,将化学能转变为电能的电池,与原电池的工作原理相同。 氢氧燃料电池工作时,向氢电极供应氢气,同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下,通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电,在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后,这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。

工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(氧气)。氢在负极上的催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中,而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上,氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。 氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的装置氢氧燃料电池的反应物都在电池外部它只是提供一个反应的容器 氢气和氧气都可以由电池外提供燃料电池是一种化学电池,它利用物质发生化学反应时释出的能量,直接将其变换为电能。从这一点看,它和其他化学电池如锌锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是,它工作时需要连续地向其供给反应物质——燃料和氧化剂,这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池。 具体地说,燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初,电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成,2013年正发展为直接使用固体的电解质。 工作时向负极供给燃料(氢),向正极供给氧化剂(空气,起作用的成分为氧气)。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。当氢离子进入电解液中,而电子就沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上,空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。此过程水可以得到重复利用,发电原理与可夜间使用的太阳能电池有异曲同工之妙。 燃料电池的电极材料一般为惰性电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性碳电极等。 利用这个原理,燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电,所以也可称它为一种"发电机"。 一般来讲,书写燃料电池的化学反应方程式,需要高度注意电解质的酸碱性。在正、负极上发生的电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。如氢—氧燃料电池有酸式和碱式两种: 若电解质溶液是碱、盐溶液则

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。

性能测试工具LoadRunner实验报告

性能测试工具LoadRunner实验报告 一、概要介绍 1.1 软件性能介绍 1.1.1 软件性能的理解 性能是一种指标,表明软件系统或构件对于其及时性要求的符合程度;同时也是产品的特性,可以用时间来进行度量。 表现为:对用户操作的响应时间;系统可扩展性;并发能力;持续稳定运行等。1.1.2 软件性能的主要技术指标 响应时间:响应时间=呈现时间+系统响应时间 吞吐量:单位时间内系统处理的客户请求数量。(请求数/秒,页面数/秒,访问人数/秒) 并发用户数:业务并发用户数; [注意]系统用户数:系统的用户总数;同时在线用户人数:使用系统过程中同时在线人数达到的最高峰值。 1.2 LoadRunner介绍 LoadRunner是Mercury Interactive的一款性能测试工具,也是目前应用最为广泛的性能测试工具之一。该工具通过模拟上千万用户实施并发负载,实时性能监控的系统行为和性能方式来确认和查找问题。 1.2.1 LoadRunner工具组成 虚拟用户脚本生成器:捕获最终用户业务流程和创建自动性能测试脚本,即我们在以后说的产生测试脚本; 压力产生器:通过运行虚拟用户产生实际的负载; 用户代理:协调不同负载机上虚拟用户,产生步调一致的虚拟用户; 压力调度:根据用户对场景的设置,设置不同脚本的虚拟用户数量;

监视系统:监控主要的性能计数器; 压力结果分析工具:本身不能代替分析人员,但是可以辅助测试结果的分析。 1.2.2 LoadRunner工具原理 代理(Proxy)是客户端和服务器端之间的中介人,LoadRunner就是通过代理方式截获客户端和服务器之间交互的数据流。 1)虚拟用户脚本生成器通过代理方式接收客户端发送的数据包,记录并将其转发给服务器端;接收到从服务器端返回的数据流,记录并返回给客户端。 这样服务器端和客户端都以为在一个真实运行环境中,虚拟脚本生成器能通过这种方式截获数据流;虚拟用户脚本生成器在截获数据流后对其进行了协议层上的处理,最终用脚本函数将数据流交互过程体现为我们容易看懂的脚本语句。 2)压力生成器则是根据脚本内容,产生实际的负载,扮演产生负载的角色。 3)用户代理是运行在负载机上的进程,该进程与产生负载压力的进程或是线程协作,接受调度系统的命令,调度产生负载压力的进程或线程。 4)压力调度是根据用户的场景要求,设置各种不同脚本的虚拟用户数量,设置同步点等。 5)监控系统则可以对数据库、应用服务器、服务器的主要性能计数器进行监控。 6)压力结果分析工具是辅助测试结果分析。 二、LoadRunner测试过程 2.1 计划测试 定义性能测试要求,例如并发用户的数量、典型业务流程和所需响应时间等。 2.2 创建Vuser脚本 将最终用户活动捕获(录制、编写)到脚本中,并对脚本进行修改,调试等。协议类型:取决于服务器端和客户端之间的通信协议;

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

PC性能评测实验报告

计算机体系结构课程实验报告 PC性能测试实验报告 学号: 姓名:张俊阳 班级:计科1302 题目1:PC性能测试软件 请在网上搜索并下载一个PC机性能评测软件(比如:可在百度上输入“PC 性能benchmark”,进行搜索并下载,安装),并对你自己的电脑和机房电脑的性能进行测试。并加以比较。 实验过程及结果: 我的电脑:

机房电脑:

综上分析:分析pcbenchmark所得数据为电脑的current performance与其potential performance的比值,值大表明计算机目前运行良好,性能好,由测试结果数据可得比较出机房的电脑当前运行的性能更好。分析鲁大师性能测试结果:我的电脑得分148588机房电脑得分71298,通过分析我们可以得出CPU占总得分的比重最大,表明了其对计算机性能的影响是最大的,其次显卡性能和内存性能也很关键,另外机房的电脑显卡性能较弱,所以拉低了整体得分,我的电脑各项得分均超过机房电脑,可以得出我的电脑性能更好的结论。 题目2:toy benchmark的编写并测试 可用C语言编写一个程序(10-100行语句),该程序包括两个部分,一个部分主要执行整数操作,另一个部分主要执行浮点操作,两个部分执行的频率(频率整数,频率浮点)可调整。请在你的计算机或者在机房计算机上,以(,),(,),(,)的频率运行你编写的程序,并算出三种情况下的加权平均运行时间。 实验过程及结果: #include<> #include<> int main() {

int x, y, a; double b; clock_t start, end; printf("请输入整数运算与浮点数运算次数(单位亿次)\n"); scanf("%d%d", &x, &y); /*控制运行频率*/ start = clock(); for (int i = 0; i

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

流量计性能测定实验报告doc

流量计性能测定实验报告 篇一:孔板流量计性能测定实验数据记录及处理篇二:实验3 流量计性能测定实验 实验3 流量计性能测定实验 一、实验目的 ⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。 ⒉掌握流量计的标定方法(例如标准流量计法)。 ⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律,流量系数C的确定方法。 ⒋学习合理选择坐标系的方法。 二、实验内容 ⒈通过实验室实物和图像,了解孔板、1/4园喷嘴、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。 ⒉测定节流式流量计(孔板或1/4园喷嘴或文丘里)的流量标定曲线。 ⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。 三、实验原理 流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差,它与流量的关系为: 式中: 被测流体(水)的体积流量,m3/s; 流量系数,无因次;

流量计节流孔截面积,m2; 流量计上、下游两取压口之间的压强差,Pa ; 被测流体(水)的密度,kg/m3 。 用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量VS。每一 个流量在压差计上都有一对应的读数,将压差计读数△P和流量Vs绘制成一条曲线,即流量标定曲线。同时用上式整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。 四、实验装置 该实验与流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。 ⒈本实验共有六套装置,流程为:A→B(C→D)→E→F→G→I 。 ⒉以精度0.5级的涡轮流量计作为标准流量计,测取被测流量计流量(小于2m3/h流量时,用转子流量计测取)。 ⒊压差测量:用第一路差压变送器直接读取。 图1 流动过程综合实验流程图 ⑴—离心泵;⑵—大流量调节阀;⑶—小流量调节阀; ⑷—被标定流量计;⑸—转子流量计;⑹—倒U管;⑺⑻⑽—数显仪表;⑼—涡轮流量计;⑾—真空表;⑿—流量计平衡阀;⒁—光滑管平衡阀;⒃—粗糙管平衡阀;⒀—回流阀;⒂—压力表;⒄—水箱;⒅—排水阀;⒆—闸阀;⒇—

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:

软件测试实验报告LoadRunner的使用

南昌大学软件学院 实验报告 实验名称 LoadRunner的使用 实验地点 实验日期 指导教师 学生班级 学生姓名 学生学号 提交日期 LoadRunner简介: LoadRunner 是一种适用于各种体系架构的自动负载测试工具,它能预测系统行为并优化系统性能。LoadRunner 的测试对象是整个企业的系统,它通过模拟实际用户的操作行为和实行实时性能监测,来帮助您更快的查找和发现问题。此外,LoadRunner 能支持广范的协议和技术,为您的特殊环境提供特殊的解决方案。LoadRunner是目前应用最为广泛的性能测试工具之一。 一、实验目的

1. 熟练LoadRunner的工具组成和工具原理。 2. 熟练使用LoadRunner进行Web系统测试和压力负载测试。 3. 掌握LoadRunner测试流程。 二、实验设备 PC机:清华同方电脑 操作系统:windows 7 实用工具:WPS Office,LoadRunner8.0工具,IE9 三、实验内容 (1)、熟悉LoadRunner的工具组成和工具原理 1.LoadRunner工具组成 虚拟用户脚本生成器:捕获最终用户业务流程和创建自动性能测试脚本,即我们在以后说的产生测试脚本; 压力产生器:通过运行虚拟用户产生实际的负载; 用户代理:协调不同负载机上虚拟用户,产生步调一致的虚拟用户;压力调度:根据用户对场景的设置,设置不同脚本的虚拟用户数量;监视系统:监控主要的性能计数器; 压力结果分析工具:本身不能代替分析人员,但是可以辅助测试结果的分析。 2.LoadRunner工具原理 代理(Proxy)是客户端和服务器端之间的中介人,LoadRunner 就是通过代理方式截获客户端和服务器之间交互的数据流。 ①虚拟用户脚本生成器通过代理方式接收客户端发送的数据包,

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

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

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