電腦組成原理實驗指導與習題解析

谭志虎，华中科技大学教授，院长助理，主要研究方向为计算机系统结构，网络存储，科研成果获湖北省科技进步一等奖。主要承担《计算机组成原理》、《计算机组织与结构》、《计算机系统基础》、《Verilog语言》、《计算机系统能力综合训练》等课程的教学工作，在中国大学慕课上开设《计算机组成原理》、《计算机硬件系统设计》两门慕课课程，主编《计算机组成原理实践教程---从逻辑门到CPU》教材一部。主持省部级教改项目5项，发表CSSCI类教研论文7篇，先后获湖北省教学成果一等奖，校实验技术成果一等奖，宝钢优秀教师奖，校教师教学竞赛一等奖，教学质量一等奖，课堂教学卓越奖。

第 1章 數據表示實驗 1

1.1　漢字編碼實驗　1

1.2　奇偶校驗實驗　4

1.3　磁盤陣列條帶校驗實驗　6

1.4　海明校驗碼設計實驗　9

1.5　CRC校驗碼設計實驗　12

1.6　編碼流水傳輸實驗　15

第　2章 運算器組成實驗　18

2.1　可控加減法電路設計實驗　18

2.2　4位快速加法器設計實驗　19

2.3　多位快速加法器設計實驗　20

2.4　32位ALU設計實驗　22

2.5　陣列乘法器設計實驗　24

2.6　原碼一位乘法器設計實驗　26

2.7　補碼一位乘法器設計實驗　28

2.8　乘法流水線設計實驗　30

第3章　存儲系統實驗　32

3.1　RAM組件實驗　32

3.2　存儲器擴展實驗　33

3.3　MIPS RAM設計實驗　35

3.4　MIPS寄存器文件設計實驗　38

3.5　cache硬件設計實驗　41

3.6　cache軟件模擬實驗　44

3.7　cache性能分析實驗　46

3.8　虛擬存儲器模擬實驗　50

第4章　MIPS匯編程序設計實驗　53

4.1　MIPS體系結構　53

4.2　MIPS指令集　56

4.3　MIPS匯編入門　60

4.4　MIPS編程進階　67

4.5　MIPS程序設計實驗　71

第5章　MIPS處理器設計實驗　77

5.1　單總線三級時序CPU設計實驗　77

5.2　單總線現代時序CPU設計實驗　85

5.3　單周期MIPS處理器設計實驗　91

5.4　多周期MIPS處理器設計實驗　101

第6章　指令流水線設計實驗　109

6.1　理想流水線CPU設計實驗　109

6.2　氣泡流水線CPU設計實驗　113

6.3　重定向流水線CPU設計實驗　119

6.4　動態分支預測機制設計實驗　122

第7章　輸入輸出系統實驗　126

7.1　程序查詢控制方式編程實驗　126

7.2　中斷服務程序編程實驗　128

7.3　三級時序中斷機制設計實驗　129

7.4　現代時序中斷機制設計實驗　133

7.5　單級中斷機制設計實驗　138

7.6　多重中斷機制設計實驗　142

7.7　流水中斷機制設計實驗　144

第8章　實驗平臺與常見問題　147

8.1　Logisim軟件介紹　147

8.2　Logisim常見問題　147

8.3　頭哥平臺介紹　152

8.4　頭哥平臺常見問題　153

8.5　Mars模擬器介紹　156

第9章　Logisim庫參考手冊　158

9.1　線路庫　158

9.2　邏輯門庫　162

9.3　復用器庫　165

9.4　運算器庫　168

9.5　存儲庫　172

9.6　輸入/輸出庫　178

9.7　基礎庫(Base Library)　182

第　10章 習題解析　185

10.1　第 1章習題解析　185

10.2　第 2章習題解析　187

10.3　第3章習題解析　194

10.4　第4章習題解析　201

10.5　第5章習題解析　211

10.6　第6章習題解析　216

10.7　第7章習題解析　225

10.8　第8章習題解析　230

10.9　第9章習題解析　233