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四川大学锦江学院实验报告学号:100510119姓名:钟霖专业:计算机科学与技术班级:10级计科第9周课程名称计算机组成原理实验实验课时4实验项目基本运算器实验实验时间2012-11-2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。实验环境西安唐都TD-CMX实验仪器一套、PC机一台实验内容(算法、程序、步骤和方法)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和逻辑运算部件之前,如ARM),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。图1-1-1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T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、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,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。图1-1-2交叉开关桶形移位原理图暂存器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…D0的显示原理也是如此。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1-1-1所示,其中S3S2S1S0CN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示当前运算会影响到该标志。实验步骤: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,形成二进制数01110100,数据显示亮为‘1’,灭为‘0’。2)置LDA=1,LDB=0,连续按动时序单元的ST按钮,产生一个T4上沿,则将二进制数01110100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,形成二进制数10110010。2)置LDA=0,LDB=1,连续按动时序单元的ST按钮,产生一个T4上沿,则将二进制数10110010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.改变运算器的功能设置,观察运算器的输出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0,然后按表1-1-1,置S3、S2、S1、S0和Cn的数值,并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、S0为0010,运算器作逻辑与运算,置S3、S2、S1、S0为1001,运算器作加法运算。数据记录和计算表1-1-2运算结果表运算类型ABS3S2S1S0CN结果逻辑运算74B20000XF=(74)FC=(0)FZ=(0)0001XF=(B2)FC=(0)FZ=(0)0010XF=(30)FC=(0)FZ=(0)0011XF=(F6)FC=(0)FZ=(0)0100XF=(8B)FC=(0)FZ=(0)移位运算0101XF=(1D)FC=(0)FZ=(0)01100F=(3A)FC=(0)FZ=(0)1F=(3A)FC=(0)FZ=(0)01110F=(E8)FC=(0)FZ=(0)1F=(E8)FC=(0)FZ=(0)算术运算1000XF=(74)FC=(0)FZ=(0)1001XF=(26)FC=(0)FZ=(0)1010(FC=0)XF=(26)FC=(0)FZ=(0)1010(FC=1)XF=()FC=()FZ=()1011XF=(C2)FC=(0)FZ=(0)1100XF=(73)FC=(0)FZ=(0)1101XF=(75)FC=(0)FZ=(0)结论(结果)小结指导老师评议成绩评定:指导教师签名:
本文标题:基本运算器
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