實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

一、實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如下圖所示。ALU運(yùn)算器由CPLD描述。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連，2個(gè)運(yùn)算寄存器AX、BX的數(shù)據(jù)輸入端分別由4個(gè)74LS374鎖存器鎖存，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連。準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用來(lái)給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。

在上圖中，AXW、BXW在“搭接態(tài)”由實(shí)驗(yàn)連接對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制開關(guān)控制，“0”有效，通過(guò)【單拍】按鈕產(chǎn)生的負(fù)脈沖把總線上的數(shù)據(jù)打入，實(shí)現(xiàn)AXW、BXW寫入操作。

二、運(yùn)算器功能編碼

ALU運(yùn)算器編碼表

三、實(shí)驗(yàn)連線

K23~K0置“1”，滅M23~M0控位顯示燈。然后按下表要求“搭接”部件控制電路。

實(shí)驗(yàn)1：算術(shù)運(yùn)算

1. 字算術(shù)運(yùn)算

(1) 字寫操作

通過(guò)I/O單元“S15~S0”開關(guān)向累加器AX和暫存器BX置數(shù)，操作步驟如下：

(2) 字讀操作

關(guān)閉AX、BX寫使能，令K18=K17=“1”，按下流程分別讀AX、BX。Dbus：1122h；3344h

(3) 字加法與減法運(yùn)算

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN及總線單元顯示AX+BX的結(jié)果。4466

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及總線單元顯示AX－BX的結(jié)果。ddde

2. 字節(jié)算術(shù)運(yùn)算

(1) 偶字節(jié)寫（置數(shù)操作）k23-k0=1

通過(guò)I/O單元“S15~S0”開關(guān)向累加器AL（L：low低位）和暫存器BL置數(shù)，具體操作步驟如下：置0022h和0044h ax和bx顯示

(2) 偶字節(jié)讀操作（運(yùn)算寄存器AL和BL內(nèi)容送總線）

關(guān)閉AL、BL寫使能，令K18=K17=1，按下流程分別讀AL、BL。

(3) 字節(jié)減法算術(shù)運(yùn)算（不帶進(jìn)位加）

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN單元顯示AL+BL的結(jié)果。0066

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN單元顯示AL－BL的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)2：邏輯運(yùn)算

1. 字邏輯運(yùn)算

(1) 字寫操作（置數(shù)操作）

通過(guò)I/O單元“S15~S0”開關(guān)向累加器AX和暫存器BX置數(shù)，操作步驟如下：1122,3344

(2) 字讀操作（運(yùn)算寄存器AX和BX內(nèi)容送總線）

關(guān)閉AX、BX寫使能，令K18=K17=“1”，按下流程分別讀AX、BX。1122,3344

(3) 字邏輯運(yùn)算

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1101），為邏輯與，FUN及總線顯示AX邏輯與BX的結(jié)果1100。

令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1100），為邏輯或，FUN及總線顯示AX邏輯或BX的結(jié)果3366。

實(shí)驗(yàn)3：移位運(yùn)算

移位運(yùn)算時(shí)把累加器A視為移位的源寄存器，也就是說(shuō)移位是通過(guò)累加器A實(shí)現(xiàn)的。

1. 移位控制編碼

2. 移位執(zhí)行過(guò)程

① 循環(huán)左移② 循環(huán)右移

③ 帶進(jìn)位循環(huán)左移	④ 帶進(jìn)位循環(huán)右移

◆不帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入最低位。

◆不帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最高位。

◆帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入CY中，CY中內(nèi)容移入最低位。

◆帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入CY中，CY中內(nèi)容移入最高位。

◆循環(huán)移位一般用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)式控制、高低字節(jié)的互換，還可以用于實(shí)現(xiàn)多倍字長(zhǎng)數(shù)據(jù)的算術(shù)移位或邏輯移位。

3. 字移位運(yùn)算k23-k0全置1

(1) 向AX寄存器置數(shù)

撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向移位源寄存器AX置數(shù)，具體操作步驟如下：

(2) AX寄存器移位

令M=0 S1=1參照表2.3.2改變S2、S0的狀態(tài)，再按動(dòng)【單拍】按鈕，觀察AX移位變化。

0080-0040-0020-0010-0008-0004-0002-0001-8000-4000-2000-1000-0800-0400-0200-0100-0080

4. 字節(jié)移位運(yùn)算

(1) AL寄存器置數(shù)

撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向移位源寄存器AL置數(shù)，具體操作步驟如下：


(2) AL寄存器移位

令M=0 S1=1參照表2.3.2改變S2、S0的狀態(tài)，再按動(dòng)【單拍】按鈕，觀察AL移位變化。

實(shí)驗(yàn)題

1、 將0008H寫入AH寄存器，然后完成AH寄存器移位運(yùn)算

2、在給定AX=6655h、BX=AA77h的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入下頁(yè)表格中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)4：進(jìn)位控制與零標(biāo)志

1. 標(biāo)志控制原理

(1) 進(jìn)位標(biāo)志CY

運(yùn)算標(biāo)志CY是帶復(fù)位可預(yù)置的進(jìn)位標(biāo)志，在運(yùn)算時(shí)由M信號(hào)控制，當(dāng)M=0時(shí)，按【單拍】按鈕，在DRCK上升沿把當(dāng)前運(yùn)算溢出位（進(jìn)位或借位）打入CY的鎖存輸出端Q2。在M=1時(shí)，由CN位控制CY的“位操作”。當(dāng)CN=0時(shí)，按【單拍】按鈕，在DRCK上升沿執(zhí)行CY的置“1”、清零、取反操作；遇M=1、CN=1時(shí)，CY保持原始狀態(tài)。CY的復(fù)位端由CPU直接控制管理。

(2) 零標(biāo)志Z

零標(biāo)志Z是帶復(fù)位端的運(yùn)算結(jié)果判零標(biāo)志，取源于運(yùn)算器輸出FUN。當(dāng)FUN=00h時(shí)，zd為“1”，反之為“0”。；零標(biāo)志由M信號(hào)控制，當(dāng)M=0時(shí)，按【單拍】按鈕，在DRCK上升沿把當(dāng)前zd打入Z（零標(biāo)志）的鎖存輸出端Q1。遇M=1，零標(biāo)志Z保持原始狀態(tài)。

(3) 標(biāo)志位的初始化

標(biāo)志位的清零端由系統(tǒng)掌控與控位無(wú)關(guān)，在手動(dòng)實(shí)驗(yàn)中需要清標(biāo)志時(shí)，通過(guò)按動(dòng)【返回】鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)志位的初始化。
系統(tǒng)提供CY與Z的狀態(tài)燈，其顯示特征為：進(jìn)位標(biāo)志CY=1時(shí)，燈“亮”，反之燈“滅”；零標(biāo)志Z=1時(shí)，燈“亮”，反之燈“滅”。

2. 實(shí)驗(yàn)連線

(3) 進(jìn)位標(biāo)志CY實(shí)驗(yàn)

(1) CY標(biāo)志控制實(shí)驗(yàn)

① 進(jìn)位控制流程

② 按上流程建立控制狀態(tài)，參照下表改變方式控制，按【單拍】觀察CY燈的變化

(2) 進(jìn)位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

① 按【返回】鍵，通過(guò)I/O單元向AX、BX分別置數(shù)，操作如下：

② 帶進(jìn)位加減法運(yùn)算流程（加：0001，減：FFEB）

(3) 零標(biāo)志實(shí)驗(yàn)（字識(shí)別）

① 向寄存器AX和BX置數(shù)

通過(guò)“I/O輸入輸出單元”向AX、BX均置數(shù)0001h，操作步驟如下：

② 驗(yàn)證零標(biāo)志鎖存功能

按【返回】鍵清Z標(biāo)志，按下流程建立零標(biāo)志運(yùn)算控制狀態(tài)。K11=1時(shí)減法運(yùn)算FUN=0000，按【單拍】鈕Z標(biāo)志燈亮（Z=1）；K11=0時(shí)加法運(yùn)算FUN=0002按【單拍】鈕Z標(biāo)志燈滅（Z=0）。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)院、系：計(jì)算機(jī)學(xué)院

專業(yè)名稱：	軟件工程
學(xué)生姓名：	小何學(xué)長(zhǎng)

一、實(shí)驗(yàn)題目

十六位機(jī)運(yùn)算器

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

掌握十六位機(jī)字與字節(jié)運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳輸格式，驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器及進(jìn)位控制的組合功能。

實(shí)驗(yàn)要求

完成算術(shù)、邏輯、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，熟悉ALU運(yùn)算控制位的運(yùn)用。

三、實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)1：算術(shù)運(yùn)算

1.字算術(shù)運(yùn)算

(1)字寫操作

通過(guò)I/O單元“S15~S0”開關(guān)向累加器AX和暫存器BX置數(shù)，操作步驟如下：

(2)字讀操作

關(guān)閉AX、BX寫使能，令K18=K17=“1”，按下流程分別讀AX、BX。Dbus：1122h ；3344h

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)2：邏輯運(yùn)算

2.字節(jié)邏輯運(yùn)算

（1）奇字節(jié)寫操作（置數(shù)操作） k23-k0=1

通過(guò)I/O單元“S15~S0”開關(guān)向累加器AH（H：high高位）和暫存器BH置數(shù)，具體操作步驟如下：

（2）奇字節(jié)讀操作（運(yùn)算寄存器AH和BH內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線）

關(guān)閉AH、BH寫使能，令K18=K17=1，按下流程分別讀AH、BH。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)3：移位運(yùn)算

4.字節(jié)移位運(yùn)算

（1）AL寄存器置數(shù)

撥動(dòng)“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向移位源寄存器AL置數(shù)，具體操作步驟如下：

（2）AL寄存器移位

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

四、心得體會(huì)

本節(jié)課學(xué)習(xí)了并掌握十六位機(jī)字與字節(jié)運(yùn)算的數(shù)據(jù)傳輸格式，驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器及進(jìn)位控制的組合功能。同時(shí)完成算術(shù)、邏輯、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，熟悉ALU運(yùn)算控制位的運(yùn)用。雖然操作有點(diǎn)麻煩，但還是堅(jiān)持完成并驗(yàn)證了其原理，自己的動(dòng)手能力有所增強(qiáng)，還學(xué)到了知識(shí)，真開心啊！

文檔獲取

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【计算机组成原理】实验5：运算器实验的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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