《计算机组成原理》运算器实验报告.doc

计算机组成原理 实 验 报 告 学 院： 计算机学院 专 业： 交通工程 班级学号： AP0804114 学生姓名： 黄佳佳 实验日期： 2010.11.29 指导老师： 李鹤喜 成绩评定： 五邑大学信息学院计算机组成原理实验室实 验 一一、 实验名称：运算器实验二、 实验目的：1、 掌握运算器的组成及工作原理；2、 熟悉ALU执行算术运算与逻辑运算的具体实现过程；3、 掌握ALU 算术与逻辑运算的控制方法4、 了解多片ALU的组合扩展功能和进位链的实现三、 实验内容：1、 两16位操作数的算术运算及进位影响2、 两16位操作数的逻辑运算及进位影响3、 不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果四、 实验设备：EL-JY-II型计算机原理实验系统，排线若干五、 实验步骤：1、 在系统断电的情况下，按实验指导书接线图完成本次实验的接线；2、 系统上电，拨动清零开关，系统清零；3、 从数据输入开关电路输入第一个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器1；4、 从数据输入开关电路输入第二个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器2；5、 关闭数据输入开关，开启ALU输出，检查两个16位数据正确与否，有错通过步骤3改正；6、 设置方式控制M=0，拨动功能选择端S3，S2，S1，S0 进行算术运算，记录ALU输出结果；7、 重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成；8、 设置方式控制M=1，拨动功能选择端S3，S2，S1，S0 进行逻辑运算，记录ALU输出结果；9、 重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成；10、 对实验结果进行检查，如有错误，找出原因，重做实验，直到正确为止。六、 实验结果整个实验记录的实验结果如下：表一： ALU 算术与逻辑运算实验结果LT1LT2S3S2S1S0M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）Cn= 0（有进位）1234H5678H0 0 0 0F=1234HF=1235HF=EDCBH0 0 0 1F=567CHF=567DHF=A983H0 0 1 0F=BBB7HF=BBB8HF=4448H0 0 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 1 0 0F=1238HF=1239HF=EDCFH0 1 0 1F=5680HF=5681HF=A987H0 1 1 0F=BBBBHF=BBBCHF=444CH0 1 1 1F=0003HF=0004HF=0004H1 0 0 0F=2464HF=2465HF=FFFBH1 0 0 1F=68ACHF=68ADHF=BBB3H1 0 1 0F=CDE7HF=CDE8HF=5678H1 0 1 1F=122FHF=1230HF=1230H1 1 0 0F=2468HF=2469HF=FFFFH1 1 0 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1 1 1 0F=CDEBHF=CDECHF=567CH1 1 1 1F=1233HF=1234HF=1234H表二 74181ALU功能表（分析时使用） 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=减1(2的补)F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B减1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A七、 分析讨论 M是算术与逻辑运算的选择端决定了ALU 进行那类运算，S0， S1，S2，S3是功能选择控制端，决定是做加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑异或等运算，表一的实验结果与手工验算完全一致，从而验正了整个ALU的算术/逻辑运算功能和进位处理功能。灵活运用S0，S1，S2，S3的不同组合可以实现许多其它功能，如本ALU虽然没有求补功能但可以通过取反加1完成求补运算，向左移位的实现可采用自身相加（A+A=2A），此外选择M=1，S3S2S1S0=1111或S3S2S1S0=1010将操作数A或B可以直接送到ALU的输出，这样可以直接验证输入数据是否正确。本次实验也涉及到了数据总线，总线有三个性质：公共性、驱动性和三态性，在数据输入时利用控制开关来控制三态，有效时输出数据，无效时数据输入缓冲器呈高阻（相当断开）与数据总线隔离；公共性是总线的最根本的属性，所有传输的数据都通过共享数据线分时完成的，何时完成靠控制信号来区分，如输入的两个16位数据就是通过数据总线分两次（分时）传送的。八、 心得体会 这是计算机组成原理的第一个实验，虽然还有点陌生，但基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的。