一、课程简介

（一）课程中文简介

《计算机组成原理实验》涉及到计算机系统中各种软件与硬件资源的管理，具有很强的实践性，计算机组成原理实验课程可以帮助学生将理论和实践紧密结合。通过本课程的学习，使学生掌握计算机的基本组成、工作原理、计算机运行程序的过程等。

通过计算机组成原理实验课程，学生掌握机器数的表示、各种运算方法及硬件实现、理解存储器的工作原理和组成、掌握控制器的设计方法与中央处理器CPU 的实现原理, 掌握计算机的指令系统，掌握系统总线技术、输入输出系统组织与 I/O 设备的基本知识，能够利用数字电路EDA工具，设计单周期MIPS CPU,，建立起计算机系统的整体概念，加深对计算机系统结构的理解。通过课程实验巩固理论知识，提高对计算机技术与应用领域复杂工程问题的理解能力。

（二）课程英文简介

Experiments of computer organization involve the management of computer software and hardware resource, with strong practicality, can help students to combine closely the theory and practice by the course. Through the course, Students can understand the basic components of the computer, working principle, the process of computer running program etc.

Through the course of experiments of computer organization, Student should understand the machine number，various algorithms and hardware architecture, the working principle and composition of memory, the design principle of CU and the working principle of CPU，the instruction system of computer, the bus technology of computer system, organization of Input/output system and Basic knowledge of I/O device, Design a single-cycle MIPS CPU using digital circuit simulation EDA tools. Finally, student should have the whole concept of the computer system to deeply understand the principles of computer system. Understand theoretical knowledge through experiments, improve the understanding abilities of complex engineering problems in computer key technology and application fields.

二、实验课程目标

本课程的目标包括：

CO1：巩固计算机组成原理的基础理论知识，掌握冯-诺依曼计算机的特点，理解总线、存储器、输入输出接口、运算器和控制器的基本组成。

CO2：巩固冯-诺依曼计算机的工作原理、计算机运行程序的基本过程，理解计算机指令系统基本工作原理，掌握微控制器实现方法，能够采用微程序存储逻辑实现计算机控制器的设计。

CO3：综合运用冯-诺依曼计算机的理论知识，利用EDA工具进行MIPS微程序CPU设计，建立起计算机系统的总体架构，搭建计算机系统基本模型机，提高解决复杂工程问题的能力。

课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系如表所示。

三、实验内容与要求

（一）实验设计

演示性

演示性实验一个：Logisim+Educoder平台使用。通过Logisim + Educoder实验平台使用，使学生熟悉实验工具，掌握实验的一般操作步骤和调试方法，为开展计算机组成原理实验做准备。

验证性

验证性实验两个：分别是八位可控加减法器、MIPS寄存器组。通过验证性实验使学生掌握计算器和寄存器的基本组成，加深巩固理论知识，深刻领会计算机基础电路的工作原理。

综合性

综合性实验三个：分别是原码一位乘法器、MIPS运算器、汉字字库存储芯片扩展实验。使学生能够在基本验证性模块电路基础上，逐步锻炼学生实际动手能力及排除故障的能力。

设计研究性

设计研究性实验两个：MIPS RAM设计、单周期MIPS CPU(8条指令)设计。MIPS RAM设计实验使学生掌握计算机中的存储器系统；单周期MIPS CPU设计实验利用EDA工具设计单周期MIPS微程序CPU。使学生能够针对计算机技术与应用领域的复杂工程问题设计实验方案、构建实验系统和测试平台、获取实验数据。

（二）实验内容及要求

四、实验设备与环境配置

1.实验设备：Dais-CMX 系列十六位体系结构计算机组成原理实验箱；

2.主要耗材：各型号的计算机芯片，导线等实验耗材。

3. 模拟仿真EDA工具：Logisim数字电路模拟仿真EDA工具。

4. 实验题目及结果：利用计算机组成原理实验箱和Logisim数字电路模拟仿真EDA工具进行实验，根据实验实际操作表现判定实验结果。

五、课程思政、创新创业元素

六、主要参考资料

[1] 谭志虎，秦磊华等.计算机组成原理. 北京：人民邮电出版社，2021年.

[2] 谭志虎，秦磊华等.计算机组成原理实践教程. 清华大学出版社，2018年.

[3] 戚梅，计算机组成实验指导书，自编，2015

[4] 唐朔飞，计算机组成原理（第二版）,高等教育出版社，2012.

[5] 唐朔飞，计算机组成原理--学习指导与习题解答,高等教育出版社，2012.

[6] 白中英，计算机组成原理（第五版）,科学出版社，2016.

七、考核方式、方法及实验成绩评定方法

考核成绩可以采用五级制或百分制。课程成绩主要包含平时成绩（占80%）、实验报告（占20%），也可以进行期末考核。平时成绩考核学生实验环节中的实际操作表现，主要针对考勤、课堂表现、实验展示、独立分析与解决问题能力等方面进行评价。考勤为扣分项，每缺勤一次扣5分。实验成绩的计算公式为：

实验成绩=平时成绩×80% +实验报告×20% -缺勤次数×5

（一）评分标准

（二）实验项目（或考核环节）权重

撰稿人：于建志

审核人：韩进

批准人：鲁法明