计算机组成与系统结构实验教程 pdf下载

来自清华的一线实验教学用书，既可以和姊妹教材《数字逻辑设计实验教程》联合使用，可以根据需要单独使用。是一部在设计和开发了一个相对完善的计算机实验教学体系和硬件教学系统后，经过多年积累形成的教程，本书稿得到了历届清华学子的好评。设计的实验支持本地和远程两种实验模式，在增加了学生实验方便性的同时也减轻了实验室和指导教师的压力。

第1章 实验系统简介
1.1 实验平台系统主板结构
1.2 系统实验方法
1.3 实验流程

第2章 Quartus使用指南
2.1 QuartusⅡ简介
2.2 QuartusⅡ设计流程
2.2.1 创建工程
2.2.2 设计输入
2.2.3 分析综合
2.2.4 仿真
2.2.5 编译
2.2.6 编程下载
2.3 QuartusⅡ工程示例
2.3.1 原理图输入方式
2.3.2 硬件描述语言输入方式
2.4 生成片内器件
2.5 关键实验步骤概述
2.5.1 实验创建工程
2.5.2 仿真
2.5.3 绑定管脚
2.5.4 生成.sof文件
2.5.5 生成.rbf文件

第3章 ModelSim使用指南
3.1 ModelSim下载与安装
3.2 ModelSim使用
3.3 ModelSim与Quartus联合使用

第4章 基础实验
4.1 海明码编码及校验
4.1.1 实验目的
4.1.2 实验原理
4.1.3 实验指导
4.2 CRC码编码及校验
4.2.1 实验目的
4.2.2 实验原理
4.2.3 实验指导
4.3 BCD码加法
4.3.1 实验目的
4.3.2 实验原理
4.3.3 实验指导

第5章 部件实验
5.1 ALU实验
5.1.1 实验目的
5.1.2 实验原理
5.1.3 实验内容与指导
5.2 存储器实验
5.2.1 实验目的
5.2.2 存储器的分类及原理
5.2.3 实验内容及指导
5.2.4 实验设计及说明
5.2.5 实验平台调试

第6章 无流水CPU设计
6.1 实验介绍
6.2 指令集
6.3 无流水线CPU工作原理
6.4 模块说明
6.5 平台测试
6.6 仿真测试
6.7 调试指导
6.8 示例测试

第7章 多级流水CPU设计
7.1 实验介绍
7.2 指令集
7.3 五级流水工作原理
7.4 示例程序测试
7.5 调试指导

第8章 带Cache五级流水线CPU设计
8.1 实验介绍
8.2 Cache的工作原理
8.3 实验操作
8.4 接口与管脚分配
8.5 调试指导

附录 CHULP1信号名与芯片管脚对照表及示意图

在计算机专业教学中，实验教学是一个不可或缺的部分。从一般意义上来说，计算机的实验教学分为两个方面: 一方面是软件实验教学，通过在计算机上进行软件操作完成；另一方面是硬件实验教学，通过在相应的硬件实验平台或系统上实践完成。目前国内很多高校，除了注重软件实验教学以外，开始更加重视硬件实验教学。

清华大学计算机系在硬件实验教学方面，积累了丰富的实验教学经验，一直致力于推动国内的硬件实验教学的发展，并于2007年申请成为国家级计算机实验教学示范中心。实验中心结合国内外硬件实验教学发展的趋势，设计和开发了一个相对完善的计算机实验教学体系和硬件教学系统，经过几年的试验，得到了学生的好评。本书为该实验系统的其中一本实验指导书，包括了计算机组成原理和系统结构课程的相关实验指导。本书面向计算机专业本科生，也可以作为非计算机专业学习计算机组成和系统结构课程的实验指导。

本书系统地总结了以往的计算机组成和系统结构课程的实验内容，以最新的实验手段和方式开展实验，结合最新的实验平台，以学生最容易理解接受的方式开展实验，力求达到好的实验效果。此外实验支持本地和远程两种实验模式，在增加了学生可实验时间的同时也减轻了实验室的压力。

本书的内容安排上分为三个部分：第一部分即第1章，简单介绍实验系统以及实验的具体流程，让学生对实验系统和实验步骤有大致的了解，以便后期开展实验；第二部分包括第2章和第3章，主要是软件工具QuartusⅡ和ModelSim的使用；第三部分包括第4章到第9章，分为基础实验、部件实验和微处理器设计实验三个子部分，从部分到整体、由浅入深地组织实验内容，这些实验都是我们在多年的实验教学中总结和筛选的经典实验内容，各个学校可以根据自身的情况选择相应的实验开展。

本书中的实验内容都是参照“计算机硬件统一平台”设计的，使用本书的时候最好有相应的实验设备支持。本实验系统支持的实验内容很多，可扩展性很强，并且面向了不同层次的教学需要，有着完整的实验指导和设计样例，结合理论课程的学习，系统使用，可以达到三位一体的良好效果，为提高“计算机组成原理”和“计算机系统结构”课程的教学质量和水平奠定了坚实的基础。

本书的编者都有着多年计算机硬件和软件教学、科研的工作经历，并在实验教学的第一线任职。在本书的编写过程中，得到了汤志忠教授、高玉超同学、吴东同学等的大力协助，在此表示衷心的感谢。

由于作者水平有限，本书中可能会有不当或者不完善之处，欢迎广大读者惠于批评指正，促进我们的实验教学水平提高。

编者

2015年1月于清华园