2022年《计算机组成原理》实验教案

1、名师精编 优秀教案山西财经大学课程名称教案计算机组成原理实验课程编码082104 九 月适用专业信息管理与信息系统开课时间计算机组成原理实验指导书授课班级主讲教师职称用教使材二 七年名师精编 优秀教案教 案（扉页）课程名称计算机组成原理实验41 总计： 16 学时课程类别实验课学分讲课： 64 学时实验： 16 学时实验是教学进程中的一个重要环节，是帮助学生直接理解和掌握教学内容的感性认知阶段。加强实践环节，培养学生动手能力，使学生学完全课程后，对计算机内部的运作有一定感性认识，对计算机的软、硬件工作原理都有较清晰的概念。使学生具有对各子系统初步设计及互联组合的能力。实验目的通过本实验课程训练

2、，熟悉典型计算机的基本结构、基本组成和基本功能，掌握计算机主要组成部件工作原理的基本分析与设计方法，使学生对典型计算机系统的分析、设计、开发与使用能力得到训练与提高。并要求学生写出实验报告，对实验结果进行分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。1算术逻辑运算实验，要求学生掌握 验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算实验要求 功能 (采用正逻辑 )；2进位控制实验； 3移位运算实验； 4存储器实验； 5总线实验； 6 微控制器实验；7综合实验设计实验 1-6 以实验指导书中的程序为基础，先进行验证，后自己设计程序。最后实验方法 一个综合设计需要先查阅资料、选择设计题目和内容，在上机前对代码有

3、初步的设计，然后上机调试实验手段 在西安唐都公司 TDN-CM+ 计算机组成原理教学实验系统上进行。考核方式 上机考试：考核编程能力和的实际操作能力。名师精编 优秀教案1 计算机组成原理教学实验系统实验指导书2 白中英，计算机组成原理题解、题库与实践，科学出版社，2000年教学参考3 李亚明 .计算机组成与系统结构.清华大学出版社.2001 资料4 王爱英 .计算机组成与结构.清华大学出版社.1998 5 江义鹏 .计算机组成原理.人民邮电出版社.1998 教学单元第一单元名师精编优秀教案2007 年 9 月 21 日第 5、6 节时间章节运算器实验名称（一）算术逻辑运算实验授课授课+ 上机指

4、导教学2 方式时数实验验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑 )。目的实验在给定 DR1=65,DR2=A7的情况下，改变运算器的功能设置，观原理察运算器的输出，并和理论分析进行比较、验证。实验1.连接实验线路。重要2.用二进制数码开关向DR1 和 DR2 寄存器置数。步骤3.验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑 )。实验1 连接线路后要仔细检查，然后再通电。中应注意2实验采用的正逻辑方法。74LS181的运行环境，了解了事项教学通过本次实验教学，使同学们掌握后 记 计算机运算器的基本组成结构。注： 一个教学单元是指一次课 (2-3 学时 ) 教学单元

5、第二单元名师精编优秀教案2007 年 10 月 12 日第 5 、6 节时间章节进位控制实验名称授课授课+ 上机指导教学2 方式时数实验1、验证带进位的算术运算器的功能目的2、按指定数据完成几种指定的算术运算用二进制数码开关向DR1 和 DR2 寄存器置数。检验DR1 和 DR2中存的数是否正确。 验证 74L 实验中所用的运算器数据通路如实验指导书图 1-3 ，所示，其中运算器由两片74LS181 以并/ 串形式构成 8 位字长的 ALU，运算器的输出经过一个三态门 （74LS245 ）实验和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器锁原理存，锁存器的输出联至数据总线，数据开关（i

6、nput device）用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门和数据总线相连，数据显示灯（ bus unit ）和数据总线相连，用来显示数据总线内容。S181的算术运算和逻辑运算功能 传送线路及控制。1、连接实验线路。(采用正逻辑 )。比上个实验增加了进位实验重 要步骤实验中应 注意事项2、在数据开关上置数00001111 （或类似数）3、进位标志清零4、验证带进位运算及进位锁存功能。1、插入排线的左右方向（ 8 位， 4 位，2 位）2、各个操作步骤在原理图上的含义名师精编 优秀教案通过本次实验教学，发现部分学生只看结果正确否而较少考虑原教学后记因，应鼓励学生有深入钻研的精神教学单元第三单

7、元时间2007 年 10 月 26 日第 5-6 节章节移位运算实验名称授课授课+上机指导教学2 方式时数实验验证移位控制的组合功能目的实验原理如图 1-5 所示，使用了 74LS299 作为移位发生器，其8 位输入输出端以排针方式和总线单元相连，299-B 信号控制使能端， T4 时原理序为时钟脉冲，由S1,S0,M控制其功能状态。1、 在数据开关上置数 01101011（或类似数）实验重2、打开输入三态门 (SW_B=0) 74LS299 要步骤3、S0=1,S1=1,T4=,把当前数据总线上的数置入4、关闭输入三态门 (SW_B=1) 名师精编 优秀教案5、移位，参照 P9 的功能表改变

8、 S1,S0,M 的状态，按动微动开关KK2, 观察移位结果。实验中应 注意事项1、 要插入到 ALU-UNIT 的排线两端在实验板上的部件号与上两个不同。2、结果与预先想像的移位是否一致？教学后记通过本次实验教学， 使同学们掌握 74LS299 的使用， 其他类似芯片的使用方法。教学单元第四单元时间2007 年 11 月 9 日第 5 、6 节章节授课+上机指导存储器实验2 名称授课教学方式时数实验掌握静态随机存储器RAM 的工作特性及数据的读写方法目的名师精编 优秀教案实验所用的半导体静态随机存储器电路原理如 P12 图 2-1 所示，静态随机存储器由一片6116（2K*8 ）构成，其数据

9、线接至数据总线，实验地址线由地址锁存器74LS273 给出，地址灯AD0AD7 与地址线原理相连，显示地址线内容， 数据开关经三态门 分时给出地址和数据。1、连接实验线路。74LS245 联至数据总线，实验重 要步骤2、将存储器地址00，01，02，03，04 地址单元中分别写入数据 11，12，13，14，15，3、输入上述的某个地址，观察是否与前面写入的一致。实验中应 注意事项教学后记当没有示波器时，排线的一端插入W/R UNIT 的 T3 另一端不要插入 STATE UNIT 的 TS3 而要插入 STATE UNIT 的 KK2 通过实验教学，使同学们掌握半导体静态随机存储器电路原理，

10、了解了计算机存储器的基本组成结构。教学单元第五单元时间2007 年 11 月 23 日第 5、6 节章节名师精编优秀教案微控制器实验名称授课授课+ 上机指导教学4 方式时数1、掌握时序产生器的组成原理实验2、掌握微程序控制器的组成原理目的3、掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行。微程序控制器的组成见图3-2，其中控制存储器采用3 片 2816 的EEPROM 微命令 18 位，微地址寄存器6 位，在该实验电路中设有实验一个编程开关，具有三种状态:PROM,READ,RUN, 处于 PROM 时，学生可根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入控存，当原理处于 READ ，可对写入控存的微

11、指令二进制代码进行验证，当处于 RUN 时，只要给出微程序的入口地址，则可根据微程序的流程图自动执行微程序。一、编程1、将编程开关置为 PROM 2、将实验板上 STATE UNIT 的 STEP 置为 step,STOP置为 run 实验重3、置微地址要步骤4、在 MK1-MK24置代码5、按动“START” 按钮，根据微地址和微指令格式将微指令二进制代码写入控存二、校验1、将编程开关置为 READ 名师精编 优秀教案2、将实验板上 STATE UNIT 的 STEP 置为 step,STOP置为 run 3、置微地址 ma0 ma5 4、按动“ START” 按钮，启动时序电路， 读出微代

12、码，进行检验。三、单步执行1、将编程开关置为 run 2、将实验板上 STATE UNIT 的 STEP 置为 step,STOP置为 run 3、CLR=1, 微地址清零。4、按动“START” 按钮，启动时序电路，根据微地址灯和微命令灯，读出微代码，进行检验。四、连续执行1、将编程开关置为 run 2、将实验板上 STATE UNIT 的 STEP置为 exec,STOP置为 run 3、CLR=1, 微地址清零。五、按动“ START” 按钮，启动时序电路， 连续执行微命令。1、对学生来说，实验理解有一定难度，需反复多看方能理解实验中应 注意事项透彻。2、SE5SE1 地址改变后，排线须

13、带电拔出名师精编 优秀教案通过本次实验教学，使同学们掌握微程序控制方法，了解了教学后记 计算机的控制器组成结构。通过本次实验教学，充分调动学生的积极性和能动性，从而进一步提高学生的自学能力和动手能力。教学单元第六单元名师精编优秀教案2007 年 12 月 14 日第 5 、6 节时间章节基本模型机设计与实现教学4 名称授课授课 + 上机指导方式时数要求学生全面掌握所学知识基础上，完成这个综合性实验，在实验掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将其组成一台基本模型计目的算机系统。为其定义五条机器指令，并编写相应的微程序。上机调试整机概念。实验本次实验在微程序的控制下自动产生各部件单元控制信号，原理实现特定指令的功能。一、按照图 4-3 连接实验线路1、实验板连线，注意连线较为繁复，注意遍记录遍插排线实验重 要步骤2、用串行线连接计算机RS232 口和实验板 RS232 口二、联机读写程序在计算机上运行 TDN 程序，将微程序写入控存，机器/ 汇编指令程序写入实验板存储器。三、实验板上运行程序1、 将编程开关置为 run 2、 将实验板上 STATE UNIT 的 STEP 置为 step,STOP 置 为 run 3、 CLR=1, 微地址清零。名师精编 优秀教案4、 按动“START” 按钮，启动时序电路，单步执行一条 微指令，对照流程图，