《计算机组成与结构实验》教学大纲
Computer Organization & Structure experiment
课程代码：XF002024学时：16学分：0.5
理论学时：0实验或讨论学时：16
适用专业：数学、信息等课程性质：必修
撰稿人：王玉存审定人：柳平增
一、实验课的性质与任务
（一）课程性质、地位与任务
本实验课程的教学目的是培养学生全面理解计算机系统的基本原理，掌握设计计算机系统的原理和方法，同时在实践过程中培养学生理论联系实际的能力，培养学生实事求是、严谨的科学作风，提高学生分析问题，解决问题的能力和动手能力。
二、实验目的与要求
通过对本课程的学习，要求学生较全面的了解计算机系统中硬件系统的组成；掌握计算机硬件系统中各大部件的功能、组成原理及工作原理；具有单部件逻辑分析能力和初步设计能力；了解各大部件之间的互联技术，初步建立计算机整机的概念；加深对计算机组成原理的理解；能自行设计出完整的基本模型计算机；能独立写出严谨的、有理论分析的实事求是的文理通顺的实验报告。
实验项目设置情况
序号 | 实验项目名称 | 学时 | 开出要求 | 实验项目类型 |
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| 必做 | 选做 | 基础型 | 综合设计 | 研究创新 |
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| 演示 | 验证 |
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1 | 计算机系统认识实验 | 2 | √ |
| | √ | | |
2 | 运算器实验 | 2 | √ |
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| √ |
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3 | 存储系统实验 | 2 | √ | | | √ | | |
4 | 总线基本实验 | 2 | √ | | | √ | | |
5 | 微程序控制器实验 | 4 | √ | | | | √ | |
6 | 硬布线控制器实验 | 4 | √ | | | | √ | |
四、各实验项目教学内容
实验一 计算机系统认识实验2学时
( 一 )实验目的和要求：
熟悉计算机组成原理教学实验系统；搭建并操作一个最基本的模型计算机。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
实验内容
分析计算机组成原理实验仪上的开关输入设备、三态门（74LS245）和8位LED输出设备、锁存器（74LS273）等器件组成的硬件电路，完成由开关输入数据经总线到LED显示并锁存的过程。
实验二 运算器实验2学时
( 一 )实验目的和要求：熟悉运算器的数据通路，掌握算术逻辑运算单元的工作原理。 了解运算器的组成结构；掌握运算器的工作原理；学习运算器的设计方法。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
（三）实验内容
分析简单运算器的数据通路，验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能，完成不带进位和带进位的算术运算以及其它逻辑运算。
实验三 存储系统实验2学时
( 一 )实验目的和要求：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，并掌握半导体静态存储器RAM的读写原理。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
（三）实验内容
分析存储器和总线组成的硬件电路。通过对片选信号CE和读写信号WE的时序控制，实现对静态存储器的读写操作。要求完成：（1）将总线上的数据写入给定的存储单元。（2）将给定存储单元中的数据读出到总线上。
实验四 总线基本实验2学时
( 一 ) 实验目的：理解总线的概念及其特性；掌握总线传输控制特性。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
( 三 )实验内容：根据基本部件的连接需要，设计一个简单的总线流程。
实验五 微程序控制器实验4学时
( 一 ) 实验目的：掌握时序产生器的工作原理和组成原理；掌握微程序的编制、
写入、观察微程序的执行；熟悉微程序控制器电路、微指令的格式，完成微程序的编制及写入控存。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
( 三 )实验内容：分析微程序控制器电路，熟悉微指令的格式，分析微程序流程、微程序的编制，将微程序编码写入控制存储器。
实验六 硬布线控制器实验4学时
( 一 ) 实验目的：掌握硬布线控制器的组成原理、设计方法；了解硬布线控制器的特点。
( 二）实验材料和仪器设备
计算机组成原理实验仪,PC机
( 三 )实验内容：①主振时钟产生电路的设计（频率约18KHz）；②工作节拍P的产生；③四个节拍电位W0、W1、W2、W3的产生；④三个工作（机器）周期T0、T1、T2的产生；通过该实验要求学生了解计算机时序电路（三级时序）的控制原理及时序控制数据流的过程，掌握三级时序（机器周期状态、节拍电位和时钟脉冲）的生成方法及时序控制数据通路的方法。
实验报告要求
1认真完成实验报告， 应在理解的基础上简单扼要的书写实验原理，不提倡大段抄书。应结合具体的实验现象和问题进行讨论，不提倡纯理论的讨论，更不要从其它参考资料中大量抄录。实验报告内容应包括: 学生姓名、学号、实验组号及组内编号；实验题目；目的要求； 实验原理, 实验内容：应包括主要实验步骤、测量及调节方法、观察到的现象、变化的规律以及相应的解释等； 数据处理及结果（结论）：按实验要求处理数据，并写出结论； 讨论：对实验中存在的问题、进一步的想法等进行讨论。
六、课程考核方式及成绩评定
（一）考核方式
平时成绩：课堂提问+学习态度+预习报告+实验报告
（二）课程成绩评定办法学生在完成每一个单元的实验后，必须经过实验指导老师的验收登记予以认可。实验课全部结束后，每人提交一份实验报告（要求独立完成，坚决杜绝抄袭），实验成绩根据学生完成实验的情况、平时表现、遵守实验实规章制度的情况、实验报告完成的情况、有无违章操作而损坏实验设备的记录等，按优、良、中、及格、不及格五级制予以综合评定。成绩构成：考勤20%+ 平时80%。
七、实验应配套的主要仪器设备及台（套）数（以一个实验教学班为标准）
计算机组成原理实验仪30套, PC机30台
附：教学参考资料
[1] 杨小龙编著，《计算机组成原理与系统结构实验教程》，西安电子科技大学出版社，2004年7月第1版
[2] 张晨曦等编著，《计算机组成原理与系统结构模拟实验教程》，高等教育出版社，2014年12月。
[3] 王诚、刘卫东、宋佳兴编著，《计算机组成与设计实验指导》，清华大学出版社，2006年第1版
[4] 张功萱等，《计算机组成原理》， 清华大学出版社，2005年。