组成原理运算器实验报告.docx
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组成原理运算器实验报告
甘肃政法学院
本科学生实验报告
(一)
姓名孙健峰学院计算机科学学院
专业计算机科学与技术班级12级专升本班
实验课程名称计算机组成原理
试验时间2012年9月12日
指导教师及职称武光利
实验成绩
开课时间2012-2013学年第一学期
甘肃政法学院实验管理中心印制
实验题目
运算器实验
小组合作
是⊙否○`
姓名
孙健峰
班级
12级专升本班
学号
201281210122
一、实验目的:
1、掌握简单运算器的数据传送通路;
2、验证运算功能发生器(74LS181)的组合功能;
3、验证移位控制的组合功能。
二、实验环境:
CCT—IV计算机组成原理教学试验系统一台,排线若干。
三、实验原理与步骤:
实验原理:
实验中所用的运算器数据通路下图所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形
式构成8位字长的ALU。
运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线
相连,运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74LS373)锁存,锁存器的
输入连至数据总线,数据开关(“INPUTDEVICE”)用来给出参与运算的数据,
并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连,数据显示灯(“BUSUNIT”)已必
数据总线相连,用来显示数据总线内容。
图中已将用户需要连接的控制信号与圆圈标明(其他实验相同,不在说明),其
中T4为脉冲信号,其他均为电平信号。
由于电路中的时序信号均已连至“W/R
UNIT”的相应时序信号引出端,因此,在进行实验时,只需将“W/RUNIT”的
T4接至“STATEUNIT”的微动开关KK2的输出端,按动微动开关,即可获得实
验所需的单脉冲,而S3、S2、S1、S0、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各电平
控制信号用“SWITCHUNIT”中的二进制数据开关来模拟,其中Cn、ALU-B、SW-B
为低电平有效,LDDR1、LDDR2为高电平有效。
实验步骤:
1、实验原理图连接线路,仔细查线无误后,接通电源。
2、用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
具体操作步骤如下图
ALU-B=1LDDR1=1LDDR1=0
SW-B=0LDDR2=0LDDR2=1T4=
T4=
检验DR1和DR2中存在的数据是否正确,具体操作为:
关闭数据输入三态门(SW-B=1),打开ALU输出三太门(ALU-B=0),当置S3、S2、S1、S0、M为11111时,总线指示灯显示DR1中的数,而置成10101时时总线指示灯显示DR2中的数。
3、验证74LS181的算数运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)
在给定DR1=65、DR2=A7的情况下,改变运算器的功能设置,观察运算器输出,填入下表中,并和理论分析进行比较、验证。
q
DR2
S3S2S1S0
M=0(算术运算)
M=1
(逻辑运算)
Cn=1
无进位
Cn=0
无进位
65
65
65
A7
A7
A7
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
F=(65)
F=(E7)
F=(7D)
F=(00)
F=(E3)
F=(A3)
F=(BE)
F=(7E)
F=(4D)
F=(0D)
F=(28)
F=(E8)
F=(CB)
F=(8B)
F=(A6)
F=(66)
F=(66)
F=(E8)
F=(7E)
F=(FF)
F=(E2)
F=(A1)
F=(BD)
F=(7D)
F=(4C)
F=(0C)
F=(27)
F=(E7)
F=(CA)
F=(8A)
F=(A5)
F=(65)
F=(9A)
F=(18)
F=(82)
F=(FF)
F=(18)
F=(58)
F=(3D)
F=(7D)
F=(82)
F=(C2)
F=(A7)
F=(E7)
F=(00)
F=(40)
F=(25)
F=(65)
四、实验过程与分析
1、按实验原理图,将运算器模块与实验操作板上的线路进行了连接,用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
并且检验数据是否正确。
2、在给定DR1=65、DR2=A7的情况下,改变运算器的功能设置,观察运算器输出并且进行了记录,进行了二进制转换。
3、验证74LS181的算数运算和逻辑运算。
五、实验总结
本次实验主要是认识实验仪器极其线路的规划分区,不同的分区具有不同的作用,每一个区都有它各自代表的指示灯,例如数据开关的指示灯,当数据输入“0”时,数据指示灯是亮的,当存入二进制“1”时,灯显示为灭的。
通过此次实验简单的认识了计算机的内部线路分区,当然作用还不是很清楚,希望会在以后的实验中会寻找出此次实验的疑惑与不解。
一、实验目的:
1、了解移位寄存器的硬件电路,验证移位控制与寄存的组合功能。
2、利用寄存器进行数据传输。
二、实验要求:
实现寄存器移位操作,了解通用寄存器的运用。
三、实验原理:
移位运算实验原理图
移位运算实验原理如图所示,使用了一片74LS299作为移位发生器,其八输入/输出端以排针方式和总线单元连接。
299—B信号控制其使能端,T4时序为其时钟脉冲,实验时将“W/RUNIT”中的T4接至“STATEUNIT”中的KK2单脉冲发生器,由S0、S1、M控制信号控制其功能状态,其列表如下:
299—B
S1
S0
M
功能
0
0
0
任意
保持
0
1
0
0
循环右移
0
1
0
1
带进位循环右移
0
0
1
0
循环左移
0
0
1
1
带进位循环左移
任意
1
1
任意
装数
四、实验连接:
1.运算器控制信号连接:
S0,S1,M,LDCZY,LDR0,/SW-B,/SR-B,/R0-B
2.完成连接并检查无误后接通电源。
五、实验仪器状态设定:
在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键,使LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”,表示本装置已进入手动单元实验状态。
五、实验项目:
(一)移位寄存器置数
首先置CBA=000,然后按下面流程操作:
[CBA=001][S0=1,S1=1][CBA=111]
[“按STEP”]
(二)寄存器移位
置CBA=001并输入数据,然后置CBA=111,参照实验原理中的移位寄存器控制特性表改变S0、S1、M,按动“单步”命令键,实验发现数据移位正确。
(三)移位结果寄存
我们选取R0,把移位寄存器移位后的内容寄存到通用寄存器。
在移位操作后保持CBA=111,S0=0,S1=0,然后令LDR0=1,再按动“单步”命令键,完成移位结果保存。
(四)移位结果读出
置CBA=100,总线指示灯显示R0内容,与上步中存的数一致。
六、实验总结:
通过本次实验的数据和理论分析进行比较、验证,我们验证了移位控制与寄存的组合功能,并熟悉了移位寄存器的数据传输方式。
一、实验目的:
1.了解带进位控制的运算器的组织结构。
2.验证带进位控制的运算器的功能。
二、实验内容及原理:
1.本实验是在实验一的基础上增加进位控制部分。
其中运算器最高进位输出C(n+4)连接到一个锁存器(用74LS74实现)的输入端D,锁存器控制端的控制信号AR必须置为低电平,当T4脉冲到来时,进位结果就被锁存到进位锁存器中了,发光二极管这时显示为“灭”。
同时也将本次的进位输出结果带进了下次的运算中,作为下次运算的进位输入。
三、实验步骤:
1.按照“进位控制实验原理图”,连接实验电路。
2.仔细查线无误后,接通电源。
3.用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数,方法同实验一。
4.关闭数据输入三态门(SW-B=1),打开ALU输出三态门(ALU-B=0),并使LDDR1=0、LDDR2=0,关闭寄存器打入控制门。
5.对进位标志清零。
实验板上“SWITCHUNIT”单元中的CLR开关为标志CY、ZI的清零开关,它为零状态时是清零状态,所以将此开关做1→0→1操作,即可使标志位清零。
6.注意:
进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“0”,无进位;指示灯CY灭时表示进位标志为“1”,有进位。
7.验证带进位运算及进位锁存功能,使Cn=1,AR=0,进行带进位算术运算。
8.T4脉冲到来时,将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。
注意观察进位标志显示灯CY。
例如:
做加法运算,首先向DR1、DR2置数,然后使ALU-B=0,S3、S2、S1、S0、M状态为1、0、0、1、0,此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志的和,但这时的进位状态位还没有打入锁存器中,(它要靠T4节拍打入的)。
这个结果是否产生进位,则要按动微动开关KK2,若进位标志灯亮,表示无进位;反之,有进位。
因为做加法运算时数据总线一直显示的数据是DR1+DR2+CY,所以当有进位输入到进位锁存器时,总线显示的数据将为加上当前进位锁存器中锁存的进位的结果。
四、实验结果及分析:
DR1
DR2
S3S2S1S0
M=0(算术运算)CN=1(无进位)
AR=1(无进位)
AR=0(带进位),按动KK2
10011100
01111001
1001
00010101
000110110
灯不亮
10000000
10000110
1001
00000110
00000111
灯不亮
01100000
11000000
1001
00100000
00100001
灯不亮
00000111
11100001
1001
11101000
11101000
灯亮
在练习二中有的计算结果存入DR2时,输出显示马上就变了,但这
不代表操作错误,只是因为DR2改变了。
当输出DR2时,DR2中存储
的确实是上一次的运算结果。
六、指导教师评语及成绩:
教师签名
武光利
成绩
批阅日期
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