本实验报告是广东工业大学计算机专业学生在完成《计算机组成原理》课程实验后所撰写的作品,详细记录了实验过程、结果分析及个人体会。
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程,它主要研究计算机系统的基本构造和工作原理,包括数据的表示、运算器设计、存储系统、指令系统、输入输出系统以及总线结构等。广东工业大学提供的这份实验报告集包含了五个独立的实验项目,旨在帮助学生通过实践加深对理论知识的理解,并提升实际操作技能。
第一个实验是关于“数据表示与运算”,它要求学生们学习二进制、八进制和十六进制数及其补码、原码以及反码等不同的数值表示方法。此外,还涉及浮点数的表示和计算过程。学生需要设计简单的加法器和乘法器,并理解溢出及下溢的概念,在硬件层面实现这些运算。
第二个实验“CPU结构与指令执行”帮助学生们深入理解中央处理器(CPU)内部的工作原理,包括寄存器、控制单元以及算术逻辑单元(ALU)。通过模拟执行简单指令如加减操作和转移命令等,学生可以掌握指令周期、时钟周期和机器周期的概念。此外,他们还需要设计一个简单的CPU模型,并实现一些基本的指令流程。
第三个实验“存储系统”则关注内存层次结构以及RAM、ROM及高速缓存(Cache)的工作机制。学生们需要学习地址映射技术以及替换策略如LRU或FIFO等,并通过实践来理解主存与缓存之间的交互作用。设计并实现一个简单的缓存模型,模拟数据读写过程,分析命中率和访问时间。
第四个实验“输入输出(IO)系统”让学生们接触到中断处理、DMA(直接存储器访问)以及其他I/O方式的工作原理。通过编写简单的程序来模拟磁盘调度算法等方式理解不同设备控制器的功能及其对整体性能的影响。
最后一个实验是关于计算机系统的通信机制,即总线。该部分涵盖了数据总线、地址总线以及控制总线的分类和功能,并介绍了有关总线仲裁及协议的知识点。学生需要设计一个简单的系统来模拟各个组件之间的信息交换过程。
这套广东工业大学提供的实验报告集为学生们提供了一个将理论知识与实践操作相结合的学习平台,有助于他们在动手实践中深化对计算机底层机制的理解。这对于未来从事硬件设计、架构开发或者嵌入式编程等领域的研究工作具有极其重要的意义。每个项目都要求学生具备一定的逻辑思维能力、问题解决技巧以及编程基础,在完成这些任务的过程中可以更好地掌握本领域内的关键知识和技术要点。