安阳工学院计算机组成原理实验详指南:从入门到实战

需积分: 9 8 下载量 151 浏览量 更新于2024-07-25 1 收藏 2.74MB DOC 举报
本实验指导书是安阳工学院计算机组成原理课程的重要参考资料,专为初学者设计,旨在通过实践操作加深对计算机组成原理的理解。它以TEC-XP计算机组成原理实验系统为核心,系统地介绍了该实验平台的各个方面。 首先,实验系统概述部分(第1章)详细阐述了TEC-XP教学计算机系统的整体构成和功能,包括其在计算机组成原理教学中的地位和特点。这一章节为学生提供了对实验环境的基本认知,使他们能从宏观上理解实验的目的和预期的学习效果。 第二部分深入讲解了指令系统设计(第2章),这是计算机硬件的核心组成部分,涉及CPU如何理解和执行指令。学生将在这里学习指令集架构、寻址方式以及指令执行流程等内容,这对于理解计算机逻辑运作至关重要。 接着,实验指导书转向计算机的结构和组成设计(第3章),涵盖了CPU内部如运算器、控制器的设计原理,以及它们之间的协作。通过这些实验,学生能够亲手搭建和调试这些关键部件,增强实际操作技能。 在基本实验项目设置(第4章)中,作者列出了多个实战性很强的实验项目,如基础汇编语言程序设计,让学生通过编写代码来理解机器级的编程和执行过程。此外,还有脱机运算器实验,帮助学生掌握运算器的工作原理;组合逻辑控制器部件教学实验,通过构建简单的控制器,理解控制逻辑;存储器部件教学实验则涉及数据存储和访问的底层机制。 进一步的实验项目如I/O口扩展实验(第5章)让学生接触并操作外部设备的通信接口,中断实验(第6章)则深入探讨中断处理与系统同步,这些都是现代计算机系统不可或缺的功能。最后,微程序控制(第7章)部分讲解了如何利用微程序实现更高级别的控制,这在理解计算机硬件的灵活性和可扩展性方面具有重要意义。 这份实验指导书通过一系列精心设计的实验,引导学生从理论到实践,逐步掌握计算机组成原理的核心概念,并培养他们的动手能力和问题解决能力,为他们在IT领域的发展打下坚实的基础。无论是初学者还是进阶学习者,都能从中获益匪浅。
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目录 第1 章运算器......................................................................................................................................1 1.1 基本运算器实验.....................................................................................................................1 1.2 超前进位加法器设计实验.....................................................................................................6 1.3 阵列乘法器设计实验...........................................................................................................12 第2 章存储系统................................................................................................................................14 2.1 静态随机存储器实验...........................................................................................................14 2.2 Cache控制器设计实验.........................................................................................................18 第3 章控制器....................................................................................................................................23 3.1 时序发生器设计实验...........................................................................................................23 3.2 微程序控制器实验...............................................................................................................26 第4 章系统总线与总线接口............................................................................................................36 4.1 系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验.......................................................36 4.2 具有中断控制功能的总线接口实验...................................................................................41 4.3 具有DMA控制功能的总线接口实验..................................................................................43 第5 章模型计算机............................................................................................................................45 5.1 CPU与简单模型机设计实验...............................................................................................45 5.2 硬布线控制器模型机设计实验...........................................................................................53 5.3 复杂模型机设计实验...........................................................................................................57 第6 章输入输出系统........................................................................................................................71 6.1 带中断处理能力的模型机设计实验...................................................................................71 6.2 带DMA控制功能的模型机设计实验..................................................................................85 6.3 典型I/O接口8253 扩展设计实验.......................................................................................91 第7 章精简指令系统计算机............................................................................................................95 7.1 计算机的指令系统..................................................................................................................95 7.2 基于RISC技术的模型计算机设计实验................................................................................98 第8 章重叠处理机..........................................................................................................................103 8.1 重叠的基本原理和思想.....................................................................................................103 8.2 基于重叠技术的模型计算机设计实验.............................................................................105 第9 章流水线处理机........................................................................................................................ 114 9.1 流水线的原理及基本思想.................................................................................................114 9.2 基于流水技术的模型计算机设计实验.............................................................................