基本运算器实验

计算机科学与技术系

实 验 报 告

专业名称 计算机科学与技术 课程名称 计算机组成原理 项目名称 基本运算器实验

班 级

学 号 姓 名

同组人员 无

实验日期 2016.5.17

一、实验目的与要求

(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) 实验要求：

（1）实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验内容，即使基本作对了，也很难说懂得了些什么重要教学内容。

（2）应在实验前掌握所有控制信号的作用，写出实验预习报告并带入实验室。

（3）实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而破坏设备，又要仔细思考实验有关内容，把自己想不明白的问题通过实验理解清楚。

二、实验逻辑原理图与分析

2.1 画实验逻辑原理图 进位 ART=xx A=xx &

xxxxxxxxxx 多路开关 判零 LOG=xx SHF=xx B=xx & xxxxxxxxxx 2.2 逻辑原理图分析

1) 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和逻辑运算部件之前，如ARM）。

2) 各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3„S0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。 三、 数据通路图及分析 1、逻辑运算

2、移位运算

3、算术运算：

四、实验数据和结果分析

4.1 实验结果数据 运算类型 A 65 65 逻辑运算 65 65 65 65 65 65 移位运算 65 65 65 65 65 算数运算 65 65 65

4.2 结果数据分析

B A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 A7 S3 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0(FC=0) 1 0 1 0(FC=1) 1011 1 1 0 0 1 1 0 1 CN X X X X X X 0 1 0 1 X X X X X X X 结果 F=65 FC=0 FZ=0 F=A7 FC=0 FZ=0 F=25 FC=0 FZ=0 F=E7 FC=0 FZ=0 F=9A FC=0 FZ=0 F=CA FC=0 FZ=0 F=32 FC=0 FZ=0 F=B2 FC=1 FZ=0 F=CA FC=1 FZ=0 F=CA FC=0 FZ=0 F=65 FC=0 FZ=0 F=0C FC=1 FZ=0 F=0D FC=1 FZ=0 F=0E FC=1 FZ=0 F=BE FC=1 FZ=0 F=64 FC=0 FZ=0 F=66 FC=0 FZ=0 1. 逻辑运算

A=65,B=A7,

S3S2S1=0010时, F=AB 01100101 & 10100111 00100101

S3S2S1=0011时, F=A+B 01100101 + 10100111 11100111

2.移位运算

S3S2S1=0111时, cn=1,F=A带进位循环左移1位 01100101 11001010

3.算数运算

S3S2S1=1001时, F=A+B 01100101 + 10100111 00001100

S3S2S1=1011时, F=A-B

[A]补=001100101 [-B]补=101011001

001100101 +101011001 110111110

五、实验问题分析、思考题与小结

（实验过程中的问题分析、产生的原因以及解决方法；思考题； 总结） 思考题：

1、 con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=1，LDB=0，

连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？ 答：数据开关LDA

2、 con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=0，LDB=1，

连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？ 答：数据开关LDB

3、 置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1111，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：LDA，LDBART多路开关BUS,进行的是算数运算，保留。

4、 置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1010，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：LDA，LDBART多路开关BUS,进行的是算数运算，F=A+B+FC。 5、 置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1010，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：F=A+B+FC,FC=0时F=0D,FC=1时，F=OE。 6、 你对74181的功能有哪些认识?

答：74181是4位的算逻单元，其中红色的标示为输入信号；绿色的标示为输出信号；其中A/B为两个输入的操作数据；F为输出的结果；S为ALU功能选择线：包括各种算术元算和逻辑运算等；Cn为低位向他的进位，Cn+4为他向高位的进位；G为进位产生函数；P为进位传递函数；A=B为指示A与B相等的输出信号。通过与74182的级联操作，可以构造更多位数的加法器。

小结：

通过实验我掌握了存储器的工作特点，和使用方法，学会了写地址操作数，将数据写入到地址寄存器AR里，对存储器的地址单元进行写内容操作和相关数据的写入，最后独处地址单元的内容，在此实验中，一定要注意数据的输入的正确性，一次输入错误就可能重头开始，同时在确定线路连接正确的前提下，再接通电源，有利于实验的保护。

六、其它

得分（百分制）

实验报告分析评价

课程名称 实验名称 班 级 时 间

实验报告情况分析： 经验总结及进一步改进措施：