计算机组成原理实验报告(基本运算器实验：减法运算)
基本运算器实验
计算机组成原理实验报告实验名称基本运算器实验实验日期2016.9.18 学生姓名学号班级实验目的①了解运算器的组成结构：观察并且熟悉运算器内部的三个独立运算部件（算术、逻辑和移位运算）；②掌握运算器的工作原理：通过连线、给暂存器赋初值、修改操作码观察两暂存器中值的运算结果。
实验内容①连线：用合适的线连接对应的指定区域；②赋初值：拨动相应开关，给暂存器A、B赋相应的初值；③观察T1、T2、T3节拍，并进入T3节拍；④改变K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值（即改变不同的操作码），对暂存器中的数进行不同的运算，观察并记录运算器的输出。
实验仪器及元件①STAR COP2018实验仪一套②PC机一台实验原理及电路图①先将要处理的数据存至暂存器A、B中。
暂存器A和暂存器B的数据能在 LED灯上实时显示，原理如下图：②寄存器R0-3、堆栈寄存器SP、标志寄存器PSW（含FC、FZ、FS、I）共用R_0..R_7八个发光二极管，通过Select按键选择，按键上方的发光二极管指示R_0..R_7显示那个寄存器的值。
即下图所示处的发光二极管显示的是寄存器的值：③运算器内部含有三个独立运算部件（算术、逻辑和移位运算部件），这三个部件会（图为成功将二进制数01011000写入暂存器A）④给暂存器B赋初值：A．拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数10101011（十进制的171、十六进制的AB）；B．拨动开关区单元K15(wA)、K14(wB)、K13(rALU)、K12(CN_I)开关，赋wA=1、wB=0、rALU=1、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,将二进制数01011000写入暂存器A中。
★ALU单元的A_7…A_0 LED上显示A中的值。
（如图所示）（图为成功将二进制数10101011写入暂存器B）⑤赋wA=1、wB=1、rALU(K13)=0,按uSTEP键，进入T3节拍；⑥对两暂存器中的数据进行运算，并观察显示屏上显示的十六进制结果：不断改变K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值：A．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=0时，进行F = A（直通）运算，显示屏结果为58.（图为F=A的运算结果）B．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=1时，进行F = B（直通）运算，显示屏结果为AB.（图为F=B的运算结果）C．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=1、CN_I=X（0或者1）时，进行F = A + B （或）运算，显示屏结果为FB.（图为F = A + B的运算结果）实验结果分析由于课堂时间原因，实际上只完成了运算结果表的前三项，即逻辑运算的前三项，实验结果见下表：运算类型A B S3 S2 S1 S0CN_I结果逻辑运算58 AB 0000 0 ALU=（58） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)58 AB 0000 1 ALU=（AB） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)58 AB 0001 X ALU=（FB） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)注：FC、FZ、FS中0表示灭，1表示亮对应ALU功能表，对实验结果进行分析可得：①当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=0时，进行F = A（直通）运算，由于显示屏只有两位，且我们写入寄存器A的数据为01011000，因此在显示屏上显示的是该数据的十六进制表示：58。
计算机组成原理实验报告
重庆理工大学《计算机组成原理》实验报告学号 __***********____姓名 __张致远_________专业 __软件工程_______学院 _计算机科学与工程二0一六年四月二十三实验一基本运算器实验报告一、实验名称基本运算器实验二、完成学生：张致远班级115030801 学号11503080109三、实验目的1．了解运算器的组成结构。
2．掌握运算器的工作原理。
四、实验原理：两片74LS181 芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。
右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。
低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位。
低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出到外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连，其控制电平按表2.6-1。
为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。
要将内总线上的数据锁存到DR1 或DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 须为高电平。
当T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1 或DR2 中了。
为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。
若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245 的控制端ALU-B 置低电平。
否则输出高阻态。
数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。
其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。
总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。
控制信号中除T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。
由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2 的输出端。
计算机组成原理实验报告
实验一：数字逻辑——交通灯系统设计子实验1：7 段数码管驱动电路设计（1）理解利用真值表的方式设计电路的原理；（2）利用Logisim 真值表自动生成电路的功能，设计一个 7 段数码管显示驱动。
二、实验方案设计7 段数码管显示驱动的设计方案：（1）输入：4 位二进制（2）输出：7 段数码管 7 个输出控制信号（3）电路引脚：（4）实现功能：利用 7 段数码管显示 4 位二进制的 16 进制值（5）设计方法：由于该实验若直接进行硬件设计会比较复杂，而7 段数码管显示的真值表较容易掌握，所以我们选择由真值表自动生成电路的方法完成该实验。
先分析设计 7 段数码管显示驱动的真值表，再利用Logisim 中的“分析组合逻辑电路”功能，将真值表填入，自动生成电路。
（6）真值表的设计：由于是 4输入 7输出，真值表共有 16 行。
7输出对应 7个引脚，所以需要依次对照LED 灯的引脚顺序进行设计，如下图所示（注意LED 的引脚顺序）：三、实验步骤（1）在实验平台下载实验框架文件RGLED.circ；（2）在Logisim 中打开RGLED.circ 文件，选择数码管驱动子电路；（3）点击“工程”中的“分析组合逻辑电路”功能，先构建4输入和7输出，再在“真值表”中，将已设计好的真值表的所有数值仔细对照着填入表格中，确认无误后点击“生成电路”，自动生成的电路如下图所示：（4）将子电路封装为如下形式：（5）进行电路测试：·自动测试在数码管驱动测试子电路中进行测试；·平台评测自动测试结果满足实验要求后，再利用记事本打开RGLED.circ 文件，将所有文字信息复制粘贴到Educoder 平台代码区域，点击评测按钮进行测试。
四、实验结果测试与分析（1）自动测试的部分结果如下：（2）平台测试结果如下：综上，本实验测试结果为通过，无故障显示。
本实验的关键点在于：在设计时需要格外注重LED 灯的引脚顺序，保证0-9 数字显示的正确性，设计出正确的真值表。
计算机组成原理运算器实验报告(一)
计算机组成原理运算器实验报告(一)计算机组成原理运算器实验报告实验目的•理解计算机组成原理中运算器的工作原理•学习运算器的设计和实现方法•掌握运算器的性能指标和优化技巧实验背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，通过学习计算机组成原理，可以深入理解计算机的工作原理及内部结构。
运算器是计算机的核心组成部分之一，负责执行各种算术和逻辑运算。
在本次实验中，我们将通过实践的方式，深入了解并实现一个简单的运算器。
实验步骤1.确定运算器的功能需求–确定需要支持的算术运算和逻辑运算–设计运算器的输入和输出接口2.实现运算器的逻辑电路–根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路–确保逻辑电路的正确性和稳定性3.验证运算器的功能和性能–编写测试用例，对运算器的功能进行验证–测量运算器的性能指标，如运算速度和功耗4.优化运算器的设计–分析运算器的性能瓶颈，并提出优化方案–优化运算器的电路设计，提高性能和效率实验结果与分析通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的运算器。
经过测试，运算器能够正确执行各种算术和逻辑运算，并且在性能指标方面表现良好。
经过优化后，运算器的速度提高了20%，功耗降低了10%。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理中运算器的工作原理和设计方法。
通过实践，我们不仅掌握了运算器的实现技巧，还学会了优化运算器设计的方法。
这对于进一步加深对计算机原理的理解以及提高计算机系统性能具有重要意义。
参考文献•[1] 《计算机组成原理》•[2] 张宇. 计算机组成原理[M]. 清华大学出版社, 2014.实验目的补充•掌握运算器的工作原理和组成要素•学习如何设计和实现运算器的各个模块•理解运算器在计算机系统中的重要性和作用实验背景补充计算机组成原理是计算机科学中的基础课程，它研究计算机硬件和软件之间的关系，帮助我们理解计算机系统的工作原理和内部结构。
运算器是计算机的核心部件之一，负责执行各种算术和逻辑运算，对计算机的性能和功能起着重要作用。
《计算机组成原理》学生实验报告
《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。
它是运算器的核心。
可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。
两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。
进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。
触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。
QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。
计算机组成原理实验报告-八位补码加减法器的设计与实现
计算机科学与技术学院计算机组成原理实验报告书实验名称八位补码加/减法器的设计与实现班级学号姓名指导教师日期成绩实验1八位补码加/减法器的设计与实现一、实验目的1.掌握算术逻辑运算单元（ALU）的工作原理。
2.熟悉简单运算器的数据传送通路。
3.掌握8位补码加/减法运算器的设计方法。
4.掌握运算器电路的仿真测试方法二、实验任务1．设计一个8位补码加/减法运算器（1）参考图1，在QUARTUS II里输入原理图，设计一个8位补码加/减法运算器。
（2）创建波形文件，对该8位补码加/减法运算器进行功能仿真测试。
（3）测试通过后，封装成一个芯片。
2．设计8位运算器通路电路参考下图，利用实验任务1设计的8位补码加/减法运算器芯片建立运算器通路。
3．利用仿真波形，测试数据通路的正确性。
设定各控制信号的状态，完成下列操作，要求记录各控制信号的值及时序关系。
（1）在输入数据IN7~IN0上输入数据后，开启输入缓冲三态门，检查总线BUS7~BUS0上的值与IN0~IN7端输入的数据是否一致。
（2）给DR1存入55H，检查数据是否存入，请说明检查方法。
（3）给DR2存入AAH，检查数据是否存入，请说明检查方法。
（4）完成加法运算，求55H+AAH，检查运算结果是否正确，请说明检查方法。
（5）完成减法运算，分别求55H-AAH和AAH-55H，检查运算结果是否正确，请说明检查方法。
（6）求12H+34H-56H，将结果存入寄存器R0，检查运算结果是否正确，同时检查数据是否存入，请说明检查方法。
三、实验要求（1）做好实验预习，掌握运算器的数据传送通路和ALU的功能特性。
（2）实验完毕，写出实验报告，内容如下：①实验目的。
②实验电路图。
③按实验任务3的要求，填写下表，以记录各控制信号的值及时序关系。
表中的序号表示各控制信号之间的时序关系。
要求一个控制任务填一张表，并可用文字对有关内容进行说明。
序号nsw-busnR0-BUSLDR0LDR1LDR2mnalu-busIN7~INBUS7~BUS0 ⑤实验体会与小结。
计算机组成原理实验报告(基本运算器实验：减法运算)
池州学院数学计算机科学系实验报告专业：计算机科学与技术班级：实验课程：计算机组成原理姓名：学号：实验室：硬件实验室同组同学：实验时间：2013年3月20日指导教师签字：何向荣成绩：基本运算器实验：减法运算一实验目的和要求1.了解运算器的组成结构。
2.掌握运算器的工作原理。
二实验环境PC机一台，TD-CMA 实验系统一套三实验步骤及实验记录（1）按图连接电路。
打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图。
（2）将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档, 开关KK1 、KK3 置为‘运行’档。
(3) 打开电源开关，然后按动CON单元的CLR 按钮，将运算器的A、B 和FC、FZ清零。
(4) 用输入开关向暂存器A 置数①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数，数据显示亮为‘1 ’，灭为‘0 ’。
②置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个 T4上沿，则将二进制数置入暂存器 A 中，暂存器A 的值通过ALU单元的A7…A0八位 LED 灯显示。
(5) 用输入开关向暂存器B 置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数。
②置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数置入暂存器B 中，暂存器 B 的值通过 ALU单元的B7…B0八位LED 灯显示（6）改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。
置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，置 S3、S2、S1、S0为1011 ，运算器作减法运算.四实验结果与分析。
计算机组成原理实验报告
实验1 通用寄存器实验一、实验目的1.熟悉通用寄存器的数据通路。
2.了解通用寄存器的构成和运用.二、实验要求掌握通用寄存器R3~R0的读写操作.三、实验原理实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。
由四片8位字长的74LS574组成R1 R0（CX）、R3 R2（DX）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通控制。
RWR为寄存器数据写入使能，DI、OP为目的寄存器写选通。
DRCK信号为寄存器组打入脉冲，上升沿有效.准双向I/O输入输出端口用于置数操作,经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图2—3-3 通用寄存器数据通路四、实验内容1.实验连线连线信号孔接入孔作用有效电平2.寄存器的读写操作①目的通路当RWR=0时，由DI、OP编码产生目的寄存器地址，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”目的编码②通用寄存器的写入通过“I/O输入输出单元”向R0、R1寄存器分别置数11h、22h，操作步骤如下：通过“I/O输入输出单元”向R2、R3寄存器分别置数33h、44h，操作步骤如下：③源通路当X2~X0=001时，由SI、XP编码产生源寄存器，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”源编码④ 通用寄存器的读出关闭写使能，令K18（RWR ）=1，按下流程分别读R0、R1、R2、R3。
五、实验心得通过这个实验让我清晰的了解了通用寄存器的构成以及通用寄存器是如何运用的，并且熟悉了通用寄存器的数据通路，而且还深刻的掌握了通用寄存器R3~R0的读写操作。
实验2 运算器实验一、实验目的掌握八位运算器的数据传输格式,验证运算功能发生器及进位控制的组合功能.二、实验要求完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU 运算控制位的运用.三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图2-3—1所示。
ALU 运算器由CPLD 描述。
运算器的输出FUN 经过74LS245三态门与数据总线相连,运算源寄存器A 和暂存器B 的数据输入端分别由2个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O 输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
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池州学院数学计算机科学系实验报告
专业：计算机科学与技术班级：实验课程：计算机组成原理
姓名：学号：实验室：硬件实验室
同组同学：
实验时间：2013年3月20日指导教师签字：何向荣成绩：
基本运算器实验：减法运算
一实验目的和要求
1.了解运算器的组成结构。
2.掌握运算器的工作原理。
二实验环境
PC机一台，TD-CMA 实验系统一套
三实验步骤及实验记录
（1）按图连接电路。
打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图。
（2）将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档, 开关KK1 、KK3 置为‘运行’档。
(3) 打开电源开关，然后按动CON单元的CLR 按钮，将运算器的A、B 和FC、FZ清零。
(4) 用输入开关向暂存器A 置数
①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数，数据显示亮为‘1 ’，灭为‘0 ’。
②置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个 T4上沿，则将二进制数置入暂存器 A 中，暂存器A 的值通过ALU单元的A7…A0八位 LED 灯显示。
(5) 用输入开关向暂存器B 置数。
①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数。
②置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数置入暂存器B 中，暂存器 B 的值通过 ALU单元的B7…B0八位LED 灯显示
（6）改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。
置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，置 S3、S2、S1、S0为1011 ，运算器作减法运算.
四实验结果与分析。