课程编号： 实验学时：24学时
实验个数：10个 适用专业：计算机科学与技术
教材及参考书：《计算机组成原理》教材、《计算机组成原理实验平台》指导书
大纲执笔人：朱剑玫 大纲审定人：
一、实验课的性质与任务
学生通过对本课程的实际动手操作，可设计和调试运算器模块、指令部件模块、堆栈寄存器模块、存储器模块、总线传输模块、微程序模块、启停和时序模块及用于调试和观察数据的监控模块等各功能模块，实现一个新的系统，这样可培养学生基本的硬件动手能力和目标代码级软件调试能力，使学生能在分析问题和解决问题等方面受到系统科学的训练，从而提高学生形式逻辑思维能力、理论联系实际能力、自主动手能力和创新能力。
通过系统设计，提高学生自主动手能力和创新能力。达到熟练使用微机进行软件及硬件设计的目的，为以后学习及工作打下良好基础。
要求学生独立完成每个实验，教师进行实验指导，检查实验结果。每完成一个实验，要求写一份实验报告。
二、实验目的与要求
1．实验目的
通过实验，培养和提高学生认真从事科学实验的能力。培养学生努力拼搏、勇于探索的创新精神。
2．教学要求
（1）在实验过程中，应具有严谨、一丝不苟的学习态度和理论联系实际的工作作风；
（2）遵守纪律、团结协作和爱护公共财产的优良品德；
（3）课前要预习实验原理和实验内容，写出预习报告；
（4）能按照电路图正确连接和测试，检查和排除常见的故障，使电路正常工作；
（5）实验中，认真记录测量数据；
（6）经过一段实验后，应具有一定的实际工作能力和工程设计能力。
三、实验项目及内容提要
| 序号 | 实验项目名称 | 内 容 提 要 | 学时 | 实验类型 | 说 明 |
| 1 | 算术逻辑运算单元实验 | 完成不带进位位算术、逻辑运算实验。按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。 | 4 | 专业综合 | 必做 |
| 2 | 通用寄存器单元实验 | 按照实验步骤完成实验项目， 实现通用寄存器移位操作。了解通用寄存器单元的工作原理运用。 | 2 | 专业 | 必做 |
| 3 | 进位控制、通用寄存器判零实验 | 按照实验步骤完成实验项目，实现带进位位的算术逻辑运算，通用寄存器实现带进位的左移、右移功能，理解通用寄存器的判零电路。 | 2 | 专业 | 必做 |
| 4 | 存储器和总线实验 | 按照实验步骤完成实验项目，熟悉存储器的读、写操作，理解在总线上数据传输的方法。 | 2 | 专业 | 必做 |
| 5 | 堆栈寄存器实验 | 按照实验步骤完成实验项目，对4个堆栈寄存器进行读出、写入数据操作。 | 2 | 专业 | 选做 |
| 6 | 微程序控制单元实验 | 按照实验步骤完成实验项目，掌握设置微地址、微指令输出的方法 | 2 | 专业 | 必做 |
| 7 | 指令部件模块实验 | 按照实验步骤完成实验项目，掌握数据打入指令寄存器IR1、PC计数器的重置，PC计数器自动加1和实现跳转指令的方法。 | 2 | 专业 | 必做 |
| 8 | 时序与启停实验 | 按照实验步骤完成实验项目，了解程序如何开始、停止运行，用示波器观察时序，并且画出时序图。 | 2 | 专业 | 选做 |
| 9 | 模型机的总体设计 | 在本实验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。 | 2 | 应用 | 选做 |
| 10 | 综合实验的调试 | 对计算机组成原理实验的应用与提高 | 4 | 应用 | 选做 |
四、实验内容安排
实验一 算术逻辑运算单元实验
1、实验目的
1.1 掌握简单运算器的数据传输方式
1.2 掌握74LS181的功能和应用
完成不带进位位算术、逻辑运算实验。按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
了解通用寄存器的组成和硬件电路，利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能。
按照实验步骤完成实验项目， 实现通用寄存器移位操作。了解通用寄存器单元的工作原理运用。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
1.1 熟悉带进位控制的算术逻辑运算器的组成和硬件电路
用进位寄存器来实现带进位的左移、右移。
1.2 熟悉判零线路。
按照实验步骤完成实验项目，实现带进位位的算术逻辑运算，通用寄存器实现带进位的左移、右移功能，理解通用寄存器的判零电路。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
熟悉存储器和总线的硬件电路
按照实验步骤完成实验项目，熟悉存储器的读、写操作，理解在总线上数据传输的方法。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
1.1 熟悉堆栈概念
1.2 熟悉堆栈寄存器的组成和硬件电路
按照实验步骤完成实验项目，对4个堆栈寄存器进行读出、写入数据操作。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
1.1 熟悉微程序控制器的原理
1.2 掌握微程序编制、写入并观察运行状态
按照实验步骤完成实验项目，掌握设置微地址、微指令输出的方法
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
1.1 掌握指令部件的组成方式。
1.2 熟悉指令寄存器的打入操作，PC计数器的设置和加1操作，理解跳转指令的实现过程。
按照实验步骤完成实验项目，掌握数据打入指令寄存器IR1、PC计数器的重置，PC计数器自动加1和实现跳转指令的方法。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱
1、实验目的
1.1 掌握时序产生器的组成方式
1.2 熟悉起停电路的原理
按照实验步骤完成实验项目，了解程序如何开始、停止运行，用示波器观察时序，并且画出时序图。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱、示波器
实验九模型机的总体设计
1、实验目的
1.1掌握了各个单元模块的工作原理，进一步将其组成完整的系统，构造成1台基本的模型计算机。
1.2在实验中，我们将规划读写内存、寄存器、数值计算等功能，并且编写相应的微程序。
2、实验内容
在本实验平台中，模型机从内存中取出、解释、执行机器指令都将由微指令和与之相配合的时序来完成，即一条机器指令对应一个微程序。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱、计算机
实验十 综合实验的调试
1、实验目的：
1.1 通过使用软件HKCPT，了解程序编译、加载的过程。
1.2 通过微单步、单拍调试，理解模型机中的数据流向。
2、实验内容：
2.1实现普通的加、减法指令。
2.2 熟悉带进位的运算指令。
3、实验仪器
计算机组成原理实验箱、计算机、HKCPT软件
五、考核方式、方法及实验成绩评定
1．考核方式、方法
计算机组成原理实验课成绩按百分制记分。凡实验成绩在60分以下者，该门课程必须重修。学生成绩由实验操作和实验报告两部分组成。实验操作的考核内容是出勤和按指导教师的安排完成的实验情况。实验操作一般应占总分的70%，实验报告占总分的30%。
2．实验成绩评定方法
（1）90分及以上（优秀）
能正确理解实验的目的要求，实验原理清楚，能独立较好地完成各项实验，内容具有较强的动手能力和分析问题、解决问题的能力。实验报告文字流畅，表述规范，实验数据记录准确，并能较好地分析实验现象。
（2）80分~89.5分（良好）
能理解实验目的和要求，实验原理清楚，能认真地完成各项实验内容，具有一定的动手能力和分析问题、解决问题的能力。能较好地写出实验报告，报告文字通顺，数据记录清楚，并能分析简单的实验现象。
（3）70分~79.5分（中等）
能基本理解实验目的要求，在老师指导下努力完成实验内容，能分析和处理实验中一些较容易的问题。能认真地写出实验报告，有数据记录。
（4）60分~69.5分（及格）
能按照要求，基本理解实验目的要求，在老师指导下，能一般性按实验步骤完成实验操作，能遵守实验各项规章制度，完成60%实验内容，能写出实验报告，有数据记录，但但文字书写不规范。
（五）60分以下（不及格）
实验目的不明确，实验原理不清楚，在老师的指导下，也只能完成50%的实验内容，实验效果不好。实验报告书写不整洁，表述不规范，有的实验无数据记录。学习态度不够端正。
六、实验主要应配套仪器设备及台（套）数（以一个教学班40人为标准）
计算机组成原理实验箱 40套
计算机 40台
示波器 40台（时序与启停实验需用）
七、主要教材及参考书
教 材： 《计算机组成原理》教程
参考书：《计算机组成原理实验平台使用说明书》 湖北省单片机实验室
武汉恒科电教有限公司编写