《計算機組成原理》運算器實驗報告.doc

《計算機組成原理》 實 驗 報 告 學 院： 計算機學院 專 業(yè)： 交通工程 班級學號： AP0804114 學生姓名： 黃佳佳 實驗日期： 2010.11.29 指導老師： 李鶴喜 成績評定： 五邑大學信息學院計算機組成原理實驗室 實 驗 一 一、 實驗名稱：運算器實驗 二、 實驗目的： 1、 掌握運算器的組成及工作原理； 2、 熟悉ALU執(zhí)行算術(shù)運算與邏輯運算的具體實現(xiàn)過程； 3、 掌握ALU 算術(shù)與邏輯運算的控制方法 4、 了解多片ALU的組合擴展功能和進位鏈的實現(xiàn) 三、 實驗內(nèi)容： 1、 兩16位操作數(shù)的算術(shù)運算及進位影響 2、 兩16位操作數(shù)的邏輯運算及進位影響 3、 不同控制組合下的算術(shù)與邏輯運算的輸出結(jié)果 四、 實驗設(shè)備： EL-JY-II型計算機原理實驗系統(tǒng)，排線若干 五、 實驗步驟： 1、 在系統(tǒng)斷電的情況下，按實驗指導書接線圖完成本次實驗的接線； 2、 系統(tǒng)上電，撥動清零開關(guān)，系統(tǒng)清零； 3、 從數(shù)據(jù)輸入開關(guān)電路輸入第一個16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進入暫存寄存器1； 4、 從數(shù)據(jù)輸入開關(guān)電路輸入第二個16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進入暫存寄存器2； 5、 關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，開啟ALU輸出，檢查兩個16位數(shù)據(jù)正確與否，有錯通過步驟3改正； 6、 設(shè)置方式控制M=0，撥動功能選擇端S3，S2，S1，S0 進行算術(shù)運算，記錄ALU輸出結(jié)果； 7、 重復步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成； 8、 設(shè)置方式控制M=1，撥動功能選擇端S3，S2，S1，S0 進行邏輯運算，記錄ALU輸出結(jié)果； 9、 重復步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成； 10、 對實驗結(jié)果進行檢查，如有錯誤，找出原因，重做實驗，直到正確為止。 六、 實驗結(jié)果 整個實驗記錄的實驗結(jié)果如下： 表一： ALU 算術(shù)與邏輯運算實驗結(jié)果 LT1 LT2 S3S2S1S0 M=0（算術(shù)運算） M=1（邏輯運算） Cn=1（無進位） Cn= 0（有進位） 1234H 5678H 0 0 0 0 F=1234H F=1235H F=EDCBH 0 0 0 1 F=567CH F=567DH F=A983H 0 0 1 0 F=BBB7H F=BBB8H F=4448H 0 0 1 1 F=FFFFH F=0000H F=0000H 0 1 0 0 F=1238H F=1239H F=EDCFH 0 1 0 1 F=5680H F=5681H F=A987H 0 1 1 0 F=BBBBH F=BBBCH F=444CH 0 1 1 1 F=0003H F=0004H F=0004H 1 0 0 0 F=2464H F=2465H F=FFFBH 1 0 0 1 F=68ACH F=68ADH F=BBB3H 1 0 1 0 F=CDE7H F=CDE8H F=5678H 1 0 1 1 F=122FH F=1230H F=1230H 1 1 0 0 F=2468H F=2469H F=FFFFH 1 1 0 1 F=68B0H F=68B1H F=BBB7H 1 1 1 0 F=CDEBH F=CDECH F=567CH 1 1 1 1 F=1233H F=1234H F=1234H 表二 74181ALU功能表（分析時使用） 選擇 M=1 邏輯操作 M=0 算術(shù)操作 S3 S2 S1 S0 Cn=1（無進位） Cn=0（有進位） 0 0 0 0 F=/A F=A F=A加1 0 0 0 1 F=/(A+B) F=A+B F=(A+B)加1 0 0 1 0 F=/A*B F=A+/B F=(A+/B)加1 0 0 1 1 F=0 F=減1(2的補) F=0 0 1 0 0 F=/(A*B) F=A加A*/B F=A加A*/B加1 0 1 0 1 F=/B F=(A+B)加A*/B F=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0 F=(/A*B+A*/B) F=A減B減1 F=A減B 0 1 1 1 F=A*/B F=A*/B減1 F=A*/B 1 0 0 0 F=/A+B F=A加A*B F=A加A *B加1 1 0 0 1 F=/(/A*B+A*/B) F=A加B F=A加B加1 1 0 1 0 F=B F=(A+/B)加A*B F=(A+/B)加A*B加1 1 0 1 1 F=A*B F=A*B減1 F=A*B 1 1 0 0 F=1 F=A加A F=A加A 加1 1 1 0 1 F=A+/B F=(A+B)加A F=(A+B)加A加1 1 1 1 0 F=A+B F=(A+/B)加A F=(A+/B)加A加1 1 1 1 1 F=A F=A減1 F=A 七、 分析討論 M是算術(shù)與邏輯運算的選擇端決定了ALU 進行那類運算，S0， S1，S2，S3是功能選擇控制端，決定是做加、減、邏輯與、邏輯或、邏輯異或等運算，表一的實驗結(jié)果與手工驗算完全一致，從而驗正了整個ALU的算術(shù)/邏輯運算功能和進位處理功能。靈活運用S0，S1，S2，S3的不同組合可以實現(xiàn)許多其它功能，如本ALU雖然沒有求補功能但可以通過取反加1完成求補運算，向左移位的實現(xiàn)可采用自身相加（A+A=2A），此外選擇M=1，S3S2S1S0=1111或S3S2S1S0=1010將操作數(shù)A或B可以直接送到ALU的輸出，這樣可以直接驗證輸入數(shù)據(jù)是否正確。本次實驗也涉及到了數(shù)據(jù)總線，總線有三個性質(zhì)：公共性、驅(qū)動性和三態(tài)性，在數(shù)據(jù)輸入時利用控制開關(guān)來控制三態(tài)，有效時輸出數(shù)據(jù)，無效時數(shù)據(jù)輸入緩沖器呈高阻（相當斷開）與數(shù)據(jù)總線隔離；公共性是總線的最根本的屬性，所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都通過共享數(shù)據(jù)線分時完成的，何時完成靠控制信號來區(qū)分，如輸入的兩個16位數(shù)據(jù)就是通過數(shù)據(jù)總線分兩次（分時）傳送的。 八、 心得體會 這是計算機組成原理的第一個實驗，雖然還有點陌生，但基本熟悉了整個實驗系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，了解了該實驗裝置按功能分成幾大區(qū)，學會何時操作各種開關(guān)、按鍵。最重要的是通過實驗掌握了運算器工作原理，熟悉了算術(shù)/邏輯運算的運算過程以及控制這種運算的方法，了解了進位對算術(shù)與邏輯運算結(jié)果的影響，對時序是如何起作用的沒太弄清楚，相信隨著后續(xù)實驗的進行一定會搞清楚的。