本書內容分為兩大部分，部分是實驗與課程設計，包括實驗平臺介紹以及全加器、運算器、存儲器、總線與微命令、累加器、程序計數(shù)器、微程序控制器、簡單模型機、微程序設計九個實驗和一個模型機課程設計。第二部分是相關知識點，對實驗涉及的概念和相關知識進行了介紹，幫助讀者進一步理解實驗過程。本書可作為高等院校計算機及相關專業(yè)學生的實驗教材或參考書，也可作為教師案例教學用書。
本書可作為高等院校計算機及相關專業(yè)學生的實驗教材或參考書，也可作為教師案例教學用書。
計算機組成原理是高等院校計算機相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程，講授計算機系統(tǒng)的組成和工作原理。本書作為計算機組成原理課程的實驗教程，旨在通過循序漸進的實驗過程，幫助讀者深入理解課堂講授內容，培養(yǎng)讀者的動手能力、設計能力和解決問題的能力。
本書是針對多思計算機組成原理網(wǎng)絡虛擬實驗系統(tǒng)編寫的。該系統(tǒng)由本書主編設計開發(fā)，支持電路設計，采用GPL開源許可協(xié)議，能夠以B/S模式運行，也可單機運行。使用該系統(tǒng)，不需要任何實驗箱，只要1臺計算機就可以隨時隨地做實驗。
本書遵從循序漸進的原則，先進行計算機的單個部件或多部件組合實驗，掌握各大部件的工作原理； 然后進行簡單模型機整機實驗，使學生對計算機的組成和運行原理有一個全面了解； 后的模型機課程設計屬于綜合性、設計性實驗，主要培養(yǎng)學生解決問題的能力。本書注重思維的啟發(fā)與引導，實驗中的提問和設計性元素較多，每個實驗后面都有思考與分析題目。
為使理論與實踐緊密結合，方便讀者學習相關理論知識，本書的第二部分對相關概念和知識點進行了詳細介紹，以便讀者在實驗之前進行預習，在實驗中查閱解惑，在實驗后總結和復習。
本書內容分為兩大部分。部分是實驗與課程設計，共11章。第1章為實驗平臺介紹，說明了系統(tǒng)的安裝和使用方法，第2~10章分別為全加器、運算器、存儲器、總線與微命令、累加器、程序計數(shù)器、微程序控制器、簡單模型機、微程序設計九個實驗的實驗指導，每個實驗都包括實驗目的、實驗要求、實驗電路、實驗原理、實驗內容與步驟、思考與分析等內容。第11章為模型機課程設計，使用實驗系統(tǒng)提供的各個組件，根據(jù)給定的指令集搭建一臺模型機，設計其微指令系統(tǒng)，編寫程序并運行。第二部分為相關知識點，共6章。第12章為計算機系統(tǒng)概述，主要介紹計算機硬件組成和計算機的工作過程； 第13章為運算方法和運算器，主要介紹加法器和算術邏輯運算單元的原理； 第14章為存儲器系統(tǒng)，主要介紹存儲器的組成和讀寫原理等； 第15章為總線系統(tǒng)，主要介紹總線結構和仲裁； 第16章為中央處理器（CPU），主要介紹CPU的結構、指令周期、數(shù)據(jù)通路、微程序控制器的組成以及微程序設計技術； 第17章為指令系統(tǒng)，主要介紹指令格式、尋址方式等。
本書由張雯雰任主編，負責全書的編排、統(tǒng)稿和定稿工作，朱衛(wèi)平和肖娟任副主編。主要編寫人員的分工如下： 張雯雰編寫了第1~11、15、17章以及附錄，朱衛(wèi)平和肖娟編寫了第16章，陸武魁編寫了第14章，劉華艷編寫了第13章，廖雋婷編寫了第12章。
由于編者水平有限，書中不足之處敬請讀者批評、指正。
編者
2021年1月
本書配套資料
張雯雰,碩士研究生學歷/學位，軟件設計師，本科畢業(yè)于中南工業(yè)大學，碩士畢業(yè)于廣東工業(yè)大學計算機軟件與理論專業(yè),研究方向為計算智能,曾任系實驗室主任和物聯(lián)網(wǎng)教研室主任，湘南學院教學名師。
部分實驗與課程設計
第1章實驗平臺介紹
1.1系統(tǒng)安裝
1.2電路繪制
1.3文件操作
1.4電路運行
1.5使用工具
1.6實驗指導
1.7幫助
第2章全加器實驗
2.1實驗目的
2.2實驗要求
2.3實驗電路
2.4實驗原理
2.5實驗內容與步驟
2.6思考與分析
第3章運算器實驗
3.1實驗目的
3.2實驗要求
3.3實驗電路
3.4實驗原理
3.5實驗內容與步驟
3.6思考與分析
第4章存儲器實驗
4.1實驗目的
4.2實驗要求
4.3實驗電路
4.4實驗原理
4.5實驗內容與步驟
4.6思考與分析
第5章總線與微命令實驗
5.1實驗目的
5.2實驗要求
5.3實驗電路
5.4實驗原理
5.5實驗內容與步驟
5.6思考與分析
第6章累加器實驗
6.1實驗目的
6.2實驗要求
6.3實驗電路
6.4實驗原理
6.5實驗內容與步驟
6.6思考與分析
第7章程序計數(shù)器實驗
7.1實驗目的
7.2實驗要求
7.3實驗電路
7.4實驗原理
7.5實驗內容與步驟
7.6思考與分析
第8章微程序控制器實驗
8.1實驗目的
8.2實驗要求
8.3實驗電路
8.4實驗原理
8.5實驗內容與步驟
8.6思考與分析
第9章簡單模型機實驗
9.1實驗目的
9.2實驗要求
9.3實驗電路
9.4實驗原理
9.5實驗內容與步驟
9.6思考與分析
第10章微程序設計實驗
10.1實驗目的
10.2實驗要求
10.3實驗電路
10.4實驗原理
10.5實驗內容與步驟
10.6思考與分析
第11章模型機課程設計
11.1實驗目的
11.2實驗要求
11.3實驗任務
11.4設計思路與難點分析
11.5實驗內容與步驟
第二部分相關知識點
第12章計算機系統(tǒng)概述
12.1計算機系統(tǒng)的基本組成
12.2計算機的硬件
12.3計算機的工作過程
第13章運算方法和運算器
13.1全加器
13.2串行加法器
13.3并行加法器
13.4多功能算術邏輯運算單元
第14章存儲器系統(tǒng)
14.1存儲器概述
14.1.1存儲器分類
14.1.2存儲系統(tǒng)層次結構
14.2SRAM存儲器
14.2.1SRAM基本結構及其存儲系統(tǒng)的工作原理
14.2.2靜態(tài)半導體存儲器系統(tǒng)舉例
14.3DRAM存儲器
14.3.1DRAM基本結構和工作原理
14.3.2動態(tài)RAM存儲器芯片舉例
14.4只讀存儲器
14.4.1掩模ROM
14.4.2可編程的ROM
14.4.3可擦除可編程的EPROM
14.5存儲器擴展及其舉例
14.5.1位擴展
14.5.2字擴展
14.5.3字、位同時擴展
14.6并行訪問及交叉訪問存儲器
14.6.1雙端口RAM
14.6.2多體交叉存儲器
第15章總線系統(tǒng)
15.1總線概述
15.1.1總線的基本概念
15.1.2總線的分類
15.1.3總線的性能指標
15.2總線互連結構
15.2.1單總線結構
15.2.2多總線結構
15.3總線仲裁
15.3.1集中式仲裁
15.3.2分布式仲裁
第16章中央處理器(CPU)
16.1CPU的功能和基本結構
16.1.1CPU的主要功能
16.1.2CPU的一般結構
16.1.3CPU中的主要寄存器
16.2指令周期
16.2.1CLA指令的指令周期
16.2.2用方框圖語言表示指令周期
16.3數(shù)據(jù)通路的功能和基本結構
16.4微程序控制器
16.4.1微命令和微操作
16.4.2微指令和微程序
16.4.3機器指令與微指令的關系
16.4.4微程序控制器的組成原理
16.4.5微程序控制器的工作過程
16.5微程序設計技術
16.5.1微指令的編碼方式
16.5.2微指令格式
16.5.3微地址的形成方式
第17章指令系統(tǒng)
17.1指令系統(tǒng)概述
17.2指令集結構分類
17.3指令格式
17.3.1操作碼
17.3.2地址碼
17.3.3指令字長
17.3.4指令格式舉例
17.4尋址方式
17.4.1指令尋址
17.4.2數(shù)據(jù)尋址
17.5CISC與RISC技術
參考文獻
附錄A常用數(shù)字功能器件
附錄B實驗系統(tǒng)源程序簡介
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