实验一:基本运算器实验

实验一:基本运算器实验

ID:41654979

大小:92.51 KB

页数:7页

时间:2019-08-29

实验一:基本运算器实验_第1页
实验一:基本运算器实验_第2页
实验一:基本运算器实验_第3页
实验一:基本运算器实验_第4页
实验一:基本运算器实验_第5页
资源描述:

《实验一:基本运算器实验》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在工程资料-天天文库

1、第1章运算器计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算,这个功能要由CPU屮的运算器来完成,运算器也称作算术逻辑部件ALUo本章首先妥排一个基本的运算器实验,了解运算器的基本结构,然后再设计一个加法器和一个乘法器。1.1基本运算器实验1.1.1实验目的(1)了解运算器的组成结构。(2)掌握运算器的工作原理。1.1.2实验设备PC机一台,TD-CMA实验系统一套。1.1.3实验原理本实验的原理如图1・1・1所示。运算器内部含有三个独立运算部件,分别为算术、逻辑和移位运算部件,要处理的数据存于暂存器A和暂存器B,三个部件同时接受来自A和B的数据(有些处理器体系结构把移位运算器放于算术

2、和逻辑运算部件之前,如ARM),各部件对操作数进行何种运算山控制信号S3...SO和CN来决定,任何时候,多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算,还将置进位标志FC,在运算结果输出前,置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。逻辑运算部件由逻辑门构成,较为简单,而后面又有专门的算术运算部件设计实验,在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器,一般采用交叉开关矩阵来实现,交叉开关的原理如图1・1・2所示。图中显示的是一个4X4的矩阵(系统中是一个8X8的矩阵)。每一个输入都通过开关与一个输出相连,把沿对角线的开关导通,就可实现移

3、位功能,即:(1)对于逻辑左移或逻辑右移功能,将一条对角线的开关导通,这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。(2)对于循环右移功能,右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如,在4位矩阵中使用'右1'和'左3'对角线来实现右循环1位。(3)对于未连接的输出位,移位时使用符号扩展或是0填充,具体山相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。图1・1・1运算器原理图nT4-cr运算器部件由一片CPLD实现。ALU的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上,另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。请注意:实验箱上凡丝印标注有马

4、蹄形标记'I',表示这两根排针之间是连通的。图中除T4和CLR,其余信号均来自于ALU单元的排线座,实验箱中所有单元的Tl、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的Tl、T2、T3、T4,CLR都连接至CON单元的CLR按钮。T4由时序单元的TS4提供(时序单元的介绍见附录二),其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T4为脉冲信号外,其余均为电平信号,其中ALU_B为低有效,其余为高有效。右3右2右1不移位in

5、3]-,////左1in

6、2j///■inll)///店3in[0]仏out[0]out[l]out[2]out[3]图1・1・2交叉开关桶形移位器原理图

7、暂存器A和暂存器B的数据能在LED灯上实时显示,原理如图1・1・3所示(以A0为例,其它相同)。进位标志FC、零标志FZ和数据总线D7...D()的显示原理也是如此。A0图1-1-3A0显示原理图ALU和外围电路的连接如图1・1・4所示,图中的小方框代表排针座。运算器的逻辑功能表如表1亠1所示,其中S3S2S1SOCN为控制信号,FC为进位标志,FZ为运算器零标志,表中功能栏内的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。I1—1T■TC1.T图1・1・4ALU和外围电路连接原理图表1-1-1运算器逻辑功能表运算类型S3S2SISOCN功能0000XF=A(直通)0001XF=B(直通)逻辑运

8、算0010XF=AB(FZ)0011XF二A+B(FZ)0100XF=/A(FZ)0101XF二A不带进位循环右移B(取低3位)位(FZ)01100F=A逻辑右移一位(FZ)移位运算1F=A带进位循环右移一位(FC,FZ)01110F=A逻辑左移一位(FZ)1F=A带进位循环左移一位(FC,FZ)1()0()X置FC=CN(FC)1001XF=A加B(FC,FZ)1010XF=A加B加FC(FC,FZ)算术运算1011XF二A减B(FC,FZ)1KX)XF二A减1(FC,FZ)1101XF=A加1(FC,FZ)1110X(保留)1111X(保留)*表中“X”为任意态,下同1.1.4实验步

9、骤(1)按图1・1・5连接实验电路,并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明(其它实验相同)。图1・1・5实验接线图⑵将时序与操作台单元的开关KK2置为'单拍'档,开关KK1、KK3置为'运行'档。(3)打开电源开关,如果听到有'嘀'报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。然后按动CON单元的CLR按钮,将运算器的A、B和FC、FZ清零。(4)用输入开关向暂存器A置数。①拨动CON单元的SD27

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。