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1、山西大学计算机与信息技术学院实验报告姓名乔晓斌苏文杰学号201601001025201601001026专业班级2016级计算机科学与技术课程名称计算机组成原理课程设计指导教师弓剑锋实验日期2018.05.05成绩实验名称实验一基本运算器实验一、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。二、实验内容：1、实验原理：本实验的原理如图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的数据务部件对操作数进行何种运算由控制信号S3...SO和CN来决定，任何时候，多
2、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。C[7..C]图1-1运算器原理图运算器部件由一片CPLD实现。ALU的输入和输岀通过三态门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蹄形标记':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
3、的CLR按钮。T4由时序单元的TS4提供，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。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・2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...D0的显示原理也是如此。VCC
4、LI以——硒图1-2A0显示原理图ALU和外围电路的连接如图1-3所示，图中的小方框代表排针座。运算器的逻辑功能表如表M所示，其中S3S2SISOCN为控制信号，FC为进位标志，FZ为运算器枣标志，表中功能栏内的FC、FZ表示当前
5、运算会影响到该标志。C[7..O：TOIT[7.・0「图1-3ALU和!卜围电路连接原理图表1-1运算器逻辑功能表（表中“X”为任意态，下同）运算类型S3S2SISOCN功0000XF=A（直通）0001XF=B（直通）逻辑运算0010XF=AB(FZ)0011XF=A+B(FZ)0100XF=A*(FZ)0101XF=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)1000X置FC=CN(FC)1001XF=A加B(
6、FC,FZ)1010XF=A加B加FC(FC,FZ)算术运算1011XF=A减B(FC,FZ)1100XF二A减1(FC,FZ)1101XF=A加1(FC,FZ)1110X（保留）1111X（保留）2、实验步骤:（1）按图1・4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1-4实验接线图(2)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
7、清零。(4)用输入开关向暂存器A置数。①拨动CON单元的SD27...SD20数据开关，形成用户指定的二进制数，数据显示亮为'1；灭为低②置LDA=1,LDB=0,连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上升沿，则将二进制数置入暂存器A中，暂存器A的值通过ALU单元的A7...A0八位LED灯显示。(5)用输入开关向暂存器B置数。①拨动CON单元的SD27...SD20数据开关，形成另外一个二进制数。②置LDA二0,LDB=1,连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上升沿，则将二进制数置入暂存器B中，暂存器B的值通过ALU单元的B7...B0八位LED灯显示。(6)改
8、变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置ALU_B=0>LDA=0丄DB=0撚后按表1-1置S3、S2、SI、S0和6的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、SI、S0为0010,运算器作逻辑与运算，置S3、S2、SI、S0为1001,运算器作加法运算。如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果方法是：打开软件，选择联机软件的f实验】一【运算器实验】打开运算器实验的数据通路图，如图1-5所示。进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中
