实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验计算机操作过程

– 通过输入设备接受程序和数据信息，并传送到存储器

– 通过控制器分析程序，并将数据信息读取到运算器进行处理

– 通过输出设备输出程序处理的结果– 控制器指挥计算机内部所有部件的活动

计算机内部信息流– 数据流：原始数据，中间结果，程序– 控制流：控制各设备动作

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验数字计算机结构图

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验冯 · 诺依曼体制

– 指令和数据的代码形式完全相同，由 0 和 1 组成

– 采用存储程序方式，程序存放在连续的存储器地址中

– 以控制信息流为驱动，由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行

– 数据信息流被动调用处理，以运算器为核心，所有的执行都经过运算器

– 通过程序计数器 PC 来存放下一次执行的指令单元地址，顺序加 1 或跳转

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验计算机系统层次结构

机器语言级

汇编语言级

高级语言级

用户程序级

硬件级

软硬件分界面

对应机器指令的助记符

接近自然语言

运行应用软件

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验软硬件的逻辑等价性

– 硬件实现：速度快，所需硬件成本高，功能变更周期长

– 软件实现：速度慢，不需要硬件成本，功能容易修改

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验实验设备 - 西安唐

都 TDN-CM++

电源开关

信号源 时序电路

运算器

微控制器

逻辑译码

寄存器

地址 寄存器

指令 寄存器

总线

控制信号

扩展总线

主存输入输出 开关

指示灯

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验TDN-CM++

– 单元式实验电路，可构造不同结构的原理性计算机

– 对实验设计具有良好开放性 数据线、地址线、控制线 运算器、控制器 微指令格式

– 实时调试图形界面及在线检测功能– 多种输入输出方式及信号测量功能

RS-232 通信或开关输入

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验通过标准 RS-232 串口与 PC 联机操作PC 联机软件 CMPP ，图形界面动态调试

注意：

选择正确的串口号

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验实验目的：

– 搭建一个基本模型计算机– 建立对计算机组成及其原理的基本认识

实验原理：– 简单模型计算机结构– 模型计算机指令：

IN 、 ADD 、 OUT 、 JMP– 一条机器指令由一系列微指令完成– 微指令以二进制数形式存放于存储单元

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验实验步骤：

– 连线构建一台完整的模型计算机– 理解一段简单的程序

IN ADD OUT JMP– 通过串口连接实验系统和 PC 机– 运行 CMPP 联机软件，装载程序文件– 调用“复杂模型机”通路图，注意观察单步

微指令和单步机器指令的运行过程

实验一 系统认识实验实验一 系统认识实验实验报告要点：

– 数字计算机结构原理图– 本系统的四条指令

IN ADD OUT JMP– 实验思考题– 实验小结