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计算机组成原理-2024年春季

孙炼

1 两课设计和教学资源
- 1.1 教学大纲
- 1.2 课程教案设计
- 1.3 教材电子书
- 1.4 教学课件及推荐书目
- 1.5 高阶课堂安排
- 1.6 课程反思
2 计算机系统概论
- 2.1 第1章PPT
- 2.2 计算机系统组成和工作步骤
3 系统总线
- 3.1 第3章PPT
- 3.2 总线的基本概念、分类、特性及性能指标（第1次翻转课）
- 3.3 总线结构及总线判优（第2次翻转课）
- 3.4 总线的通信控制（第3次翻转课）
4 存储器
- 4.1 第4章PPT
- 4.2 存储器的分类与层次结构
- 4.3 主存储器
- 4.4 RAM和ROM
- 4.5 存储器与CPU的连接（第4、5次翻转课）
- 4.6 Cache和辅助存储器
5 输入输出系统
- 5.1 第5章PPT
- 5.2 概述与I/O设备
- 5.3 I/O接口和程序查询方式（第6次翻转课）
- 5.4 程序中断方式和DMA方式（第7次翻转课）
6 复习+讨论+答疑
- 6.1 1·5章复习+讨论+答疑
7 计算机的运算方法
- 7.1 第6章PPT
- 7.2 无符号数和有符号数
- 7.3 数的表示（第8次翻转课）
- 7.4 定点的加法与减法运算、ALU单元
8 指令系统
- 8.1 第7章PPT
- 8.2 指令的一般格式、操作数的类型
- 8.3 各种寻址方式（第9次翻转课）
- 8.4 指令格式（第10次翻转课）
9 CPU的结构和功能
- 9.1 第8章PPT
- 9.2 CPU的功能和结构、寄存器、指令周期
- 9.3 指令流水原理、性能和结构、中断系统工作原理
10 实验1：汉字国标码转区位码实验（第11次翻转课）
- 10.1 汉字国标码转区位码实验内容简介
- 10.2 汉字机内码获取实验内容简介
- 10.3 实验资料
11 实验2:8位可控加减法电路设计实验（第12次翻转课）
- 11.1 实验内容简介
- 11.2 实验资料
12 实验3:CLA182四位先行进位电路设计实验（第13次翻转课）
- 12.1 实验内容简介
- 12.2 实验资料
13 实验4:4位快速加法器设计实验（第14次翻转课）
- 13.1 实验内容简介
- 13.2 实验资料
14 实验5:汉字字库存储芯片扩展实验（第15次翻转课）
- 14.1 实验内容简介
- 14.2 实验资料

实验内容简介

1
2 翻转任务单

实验目的

帮助学生掌握快速加法器中先行进位的原理，能利用相关知识设计 $4$ 位先行进位电路，并利用设计的 $4$ 位先行进位电路构造 $4$ 位快速加法器，能分析对应电路的时间延迟。

需要注意的是不同教材上传递函数P略有差异，部分教材传递函数P是逻辑或关系，本实验采用的是异或逻辑。

视频讲解

实验内容

在 Logisim 中打开 alu.circ 文件，按照图中定义的输入输出引脚，在对应子电路中实现可级联的 $4$ 位先行进位电路。其中 Gi，Pi 为进位生成函数和传递函数，Cin 为进位输入，C1~C4 为进位输出，G，P 为成组进位生成函数和成组进位传递函数。

电路框架

alu.circ

电路引脚

信号	输入/输出	位宽	说明
G4	输入	1 位	第 4 位生成函数
P4	输入	1 位	第 4 位传递函数
G3	输入	1 位	第 3 位生成函数
P3	输入	1 位	第 3 位传递函数
G2	输入	1 位	第 2 位生成函数
P2	输入	1 位	第 2 位传递函数
G1	输入	1 位	第 1 位生成函数
P1	输入	1 位	第 1 位传递函数
Cin	输入	1 位	低位进位位
C4	输出	1 位	最高位进位位
C3	输出	1 位	第 3 位进位位
C2	输出	1 位	第 2 位进位位
C1	输出	1 位	第 1 位进位位
G*	输出	1 位	成组生成函数
P*	输出	1 位	成组传递函数

电路测试

完成实验后，利用文本编辑工具打开 alu.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到 Educoder 平台的 alu.circ 文件中，再点击评测按钮即可进行本关测试。平台会对你设计的电路进行自动测试，为方便测试，请勿修改子电路封装，注意PGinput应该是GPinput，本关测试用例如下:

Cnt    Cin   PGintput     G     P     C4    C3    C2    C100     1     00000000     0     0     0     0     0     001     0     01100111     1     0     1     1     1     102     1     01101111     1     0     1     1     1     103     1     11001000     1     0     1     0     1     004     0     10001001     1     0     1     0     1     005     0     00110101     0     0     0     1     0     006     0     10001110     1     0     1     0     1     107     1     00100100     0     0     0     1     0     008     0     00000100     0     0     0     0     0     0...