《計(jì)算機(jī)組成原理》運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc
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《計(jì)算機(jī)組成原理》運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc
《計(jì)算機(jī)組成原理》
實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告
學(xué) 院: 計(jì)算機(jī)學(xué)院
專 業(yè): 交通工程
班級(jí)學(xué)號(hào): AP0804114
學(xué)生姓名: 黃佳佳
實(shí)驗(yàn)日期: 2010.11.29
指導(dǎo)老師: 李鶴喜
成績(jī)?cè)u(píng)定:
五邑大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室
實(shí) 驗(yàn) 一
一、 實(shí)驗(yàn)名稱:運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)
二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?
1、 掌握運(yùn)算器的組成及工作原理;
2、 熟悉ALU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程;
3、 掌握ALU 算術(shù)與邏輯運(yùn)算的控制方法
4、 了解多片ALU的組合擴(kuò)展功能和進(jìn)位鏈的實(shí)現(xiàn)
三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
1、 兩16位操作數(shù)的算術(shù)運(yùn)算及進(jìn)位影響
2、 兩16位操作數(shù)的邏輯運(yùn)算及進(jìn)位影響
3、 不同控制組合下的算術(shù)與邏輯運(yùn)算的輸出結(jié)果
四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備:
EL-JY-II型計(jì)算機(jī)原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),排線若干
五、 實(shí)驗(yàn)步驟:
1、 在系統(tǒng)斷電的情況下,按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)接線圖完成本次實(shí)驗(yàn)的接線;
2、 系統(tǒng)上電,撥動(dòng)清零開(kāi)關(guān),系統(tǒng)清零;
3、 從數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)電路輸入第一個(gè)16位數(shù)據(jù),開(kāi)放數(shù)據(jù)總線,使數(shù)據(jù)進(jìn)入暫存寄存器1;
4、 從數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān)電路輸入第二個(gè)16位數(shù)據(jù),開(kāi)放數(shù)據(jù)總線,使數(shù)據(jù)進(jìn)入暫存寄存器2;
5、 關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入開(kāi)關(guān),開(kāi)啟ALU輸出,檢查兩個(gè)16位數(shù)據(jù)正確與否,有錯(cuò)通過(guò)步驟3改正;
6、 設(shè)置方式控制M=0,撥動(dòng)功能選擇端S3,S2,S1,S0 進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算,記錄ALU輸出結(jié)果;
7、 重復(fù)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(dòng)功能選擇端S3,S2,S1,S0 進(jìn)行邏輯運(yùn)算,記錄ALU輸出結(jié)果;
9、 重復(fù)步驟6,直到S3,S2,S1,S0所有組合(16種)被完成;
10、 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢查,如有錯(cuò)誤,找出原因,重做實(shí)驗(yàn),直到正確為止。
六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
整個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
表一: ALU 算術(shù)與邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果
LT1
LT2
S3S2S1S0
M=0(算術(shù)運(yùn)算)
M=1(邏輯運(yùn)算)
Cn=1(無(wú)進(jìn)位)
Cn= 0(有進(jìn)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(shí)使用)
選擇
M=1
邏輯操作
M=0 算術(shù)操作
S3 S2 S1 S0
Cn=1(無(wú)進(jìn)位)
Cn=0(有進(jìn)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(bǔ))
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(yùn)算的選擇端決定了ALU 進(jìn)行那類運(yùn)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(yùn)算,表一的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與手工驗(yàn)算完全一致,從而驗(yàn)正了整個(gè)ALU的算術(shù)/邏輯運(yùn)算功能和進(jìn)位處理功能。靈活運(yùn)用S0,S1,S2,S3的不同組合可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能,如本ALU雖然沒(méi)有求補(bǔ)功能但可以通過(guò)取反加1完成求補(bǔ)運(yùn)算,向左移位的實(shí)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(yàn)證輸入數(shù)據(jù)是否正確。本次實(shí)驗(yàn)也涉及到了數(shù)據(jù)總線,總線有三個(gè)性質(zhì):公共性、驅(qū)動(dòng)性和三態(tài)性,在數(shù)據(jù)輸入時(shí)利用控制開(kāi)關(guān)來(lái)控制三態(tài),有效時(shí)輸出數(shù)據(jù),無(wú)效時(shí)數(shù)據(jù)輸入緩沖器呈高阻(相當(dāng)斷開(kāi))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(guò)共享數(shù)據(jù)線分時(shí)完成的,何時(shí)完成靠控制信號(hào)來(lái)區(qū)分,如輸入的兩個(gè)16位數(shù)據(jù)就是通過(guò)數(shù)據(jù)總線分兩次(分時(shí))傳送的。
八、 心得體會(huì)
這是計(jì)算機(jī)組成原理的第一個(gè)實(shí)驗(yàn),雖然還有點(diǎn)陌生,但基本熟悉了整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),了解了該實(shí)驗(yàn)裝置按功能分成幾大區(qū),學(xué)會(huì)何時(shí)操作各種開(kāi)關(guān)、按鍵。最重要的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了運(yùn)算器工作原理,熟悉了算術(shù)/邏輯運(yùn)算的運(yùn)算過(guò)程以及控制這種運(yùn)算的方法,了解了進(jìn)位對(duì)算術(shù)與邏輯運(yùn)算結(jié)果的影響,對(duì)時(shí)序是如何起作用的沒(méi)太弄清楚,相信隨著后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行一定會(huì)搞清楚的。