实验一运算器实验
运算器实验报告
运算器实验报告实验背景运算器是计算机中一种重要的基本逻辑电路，用于进行算术和逻辑运算。
本次实验旨在设计一个基于逻辑门的4位二进制加法器，以实现两个4位二进制数的加法运算。
实验设备与材料1. 逻辑门：AND门、OR门、XOR门、NOT门2. 电路连接线3. 电压源4. 实验板5. 4个开关、8个LED灯实验原理在二进制数的加法中，我们需要对每一位进行逐个相加，并考虑进位的情况。
对于两个4位二进制数的加法，我们可以将其划分为4个单独的位加法运算，再结合进位的情况进行计算。
实验步骤1. 连接电路：根据逻辑门的真值表和逻辑方程，使用电路连接线将逻辑门按照设计要求连接在一起。
2. 设计输入：使用4个开关分别表示两个4位二进制数的每一位输入。
3. 设计输出：使用8个LED灯分别表示两个4位二进制数的每一位输出和进位。
4. 进行实验：按照设计的输入情况，观察LED灯的亮灭情况，验证加法器的正确性。
5. 记录结果：将实验结果记录在实验报告中。
实验结果与分析实验中，我们设计的4位二进制加法器成功实现了两个4位二进制数的加法运算。
通过观察LED灯的亮灭情况，我们可以判断出加法器的计算是否正确。
在实验过程中，我们发现在某些情况下，LED灯的亮灭可能存在短暂的闪烁现象，这是因为逻辑门的切换速度限制导致的，不会影响加法器的正常运算结果。
实验总结通过本次实验，我们深入理解了运算器的工作原理，并成功设计并实现了一个基于逻辑门的4位二进制加法器。
在实验中，我们熟悉了逻辑门的连接方法，并通过观察LED灯的亮灭情况验证了加法器的正确性。
此外，在实验中我们也发现了逻辑门的切换速度限制会导致LED 灯的闪烁现象。
在实际应用中，我们需要根据逻辑门的性能要求选择适当的门延迟时间，以保证运算器的稳定工作。
总体而言，本次实验对于我们理解运算器的工作原理，掌握逻辑门的应用具有重要意义。
我们相信通过进一步的学习和实践，我们能够设计出更加复杂和高效的运算器，为计算机的发展做出更大的贡献。
运算器实验实验报告
运算器实验实验报告一、实验目的运算器是计算机中进行算术和逻辑运算的部件，本次实验的目的在于深入理解运算器的工作原理，掌握其基本结构和功能，并通过实际操作和测试，提高对计算机硬件系统的认识和实践能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备包括：计算机、数字逻辑实验箱、导线若干等。
三、实验原理运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据通路和控制逻辑等组成。
ALU 是运算器的核心部件，能够执行加法、减法、乘法、除法等算术运算以及与、或、非等逻辑运算。
寄存器用于存储参与运算的数据和运算结果，数据通路负责在各部件之间传输数据，控制逻辑则根据指令控制运算器的操作。
在本次实验中，我们采用数字逻辑电路来构建运算器的基本功能单元，并通过连线和设置控制信号来实现不同的运算操作。
四、实验内容1、算术运算实验（1）加法运算首先，将两个 8 位二进制数分别输入到两个寄存器中，然后通过控制信号使 ALU 执行加法运算，将结果存储在另一个寄存器中，并通过数码管显示出来。
通过改变输入的数值，多次进行加法运算，观察结果是否正确。
（2）减法运算与加法运算类似，将两个 8 位二进制数输入到寄存器中，使 ALU 执行减法运算，观察结果的正确性。
2、逻辑运算实验（1）与运算输入两个 8 位二进制数，控制 ALU 进行与运算，查看结果。
（2）或运算同样输入两个 8 位二进制数，进行或运算并验证结果。
（3）非运算对一个 8 位二进制数进行非运算，观察输出结果。
3、移位运算实验（1）逻辑左移将一个 8 位二进制数进行逻辑左移操作，观察移位后的结果。
（2）逻辑右移执行逻辑右移操作，对比移位前后的数据。
五、实验步骤1、连接实验设备按照实验箱的说明书，将计算机与数字逻辑实验箱正确连接，并接通电源。
2、构建电路根据实验要求，使用导线将数字逻辑芯片连接起来，构建运算器的电路结构。
3、输入数据通过实验箱上的开关或按键，将待运算的数据输入到相应的寄存器中。
实验一 运算器实验(接线参考)
实验一运算器实验一、实验目的：1．掌握运算器的组成及工作原理；2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；3．验证带进位控制的74LS181的功能。
二、预习要求：１复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理；２预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。
三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。
四、电路组成：本模块由算术逻辑单元ALU 74LS181（U7、U8、U9、U10）、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244（U11、U12）和控制电路（集成于EP1K10内部）等组成。
电路图见图1-1(a)、1-1(b)。
图1-1（a）ALU电路图1-1（b）ALU控制电路算术逻辑单元ALU是由四片74LS181构成。
74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn决定。
高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。
四片74LS273构成两个16位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。
它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。
图1-2 74LS181管脚分配表1-2 74LS181输出端功能符号74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。
选择 M=1逻辑操作 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0 Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 0 F=/A F=A F=A加10 0 0 1 F=/(A+B) F=A+B F=(A+B)加10 0 1 0 F=/A*B F=A+/B F=(A+/B)加10 0 1 1 F=0 F=减1(2的补)F=00 1 0 0 F=/(A*B) F=A加A*/B F=A加A*/B加10 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减B减1 F=A减B0 1 1 1 F=A*/B F=A*/B减1 F=A*/B1 0 0 0 F=/A+B F=A加A*B F=A加A *B加11 0 0 1 F=/(/A*B+A*/B) F=A加B F=A加B加11 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减1 F=A*B1 1 0 0 F=1 F=A加A F=A加A 加11 1 0 1 F=A+/B F=(A+B)加A F=(A+B)加A加11 1 1 0 F=A+B F=(A+/B)加A F=(A+/B)加A加11 1 1 1 F=A F=A减1 F=A表1-1 74LS181功能表图1-3（a） 74LS273管脚分配图1-3（b）74LS273功能表图1-4（a） 74LS244管脚分配图1-4（b） 74LS244功能五、工作原理：运算器的结构框图见图1-5：算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
运算器实验报告
运算器实验报告运算器实验报告引言：运算器是一种能够进行数学运算的装置，它是计算机的核心组成部分之一。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的运算器来深入了解其工作原理和运算过程。
通过实践，我们可以更好地理解计算机的运算逻辑，并掌握一些基本的计算机原理。
一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建运算器，了解其内部结构和运算过程，培养我们的动手能力和解决问题的能力。
同时，通过实验，我们还可以加深对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下基础。
二、实验材料和方法1. 实验材料：- 逻辑门芯片（与门、或门、非门等）- 连线- 电源- 开关- LED灯2. 实验方法：- 按照实验指导书的要求，依次连接逻辑门芯片、连线、开关和LED灯。
- 打开电源，观察LED灯的亮灭情况，记录实验结果。
- 根据实验结果，分析运算器的工作原理和运算过程。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们按照指导书的要求，搭建了一个简单的运算器。
通过观察LED灯的亮灭情况，我们可以判断运算器是否正常工作。
在实验中，我们进行了加法、减法、乘法和除法等运算，记录了实验结果。
通过分析实验结果，我们可以发现运算器的工作原理和运算过程。
在加法运算中，我们使用了与门和或门来实现进位和求和的功能。
在减法运算中，我们使用了与门和非门来实现借位和求差的功能。
在乘法和除法运算中，我们通过多次加法和减法运算来实现。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了运算器的工作原理和运算过程。
我们通过搭建运算器，实际操作了逻辑门芯片、连线、开关和LED灯等实验材料，培养了我们的动手能力和解决问题的能力。
同时，我们还加深了对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下了基础。
在今后的学习中，我们可以进一步深入研究运算器的原理和应用，探索更复杂的运算过程和算法。
通过不断学习和实践，我们可以提高自己的计算机技术水平，为科学研究和工程应用做出更大的贡献。
总之，本次实验是一次非常有意义的实践活动。
实验1运算器实验报告
ALU运算结果的传送控制
8种结果处理——由I6~I8提供结果处理情况 通用寄存器是否接收运算结果，及运算结果类型； Q寄存器的值是否发生变化； 运算器向外输出什么样的内容；
I8I7I6 000 结果处理 寄存器组 － Q寄存器 FQ Y输出 F
001
I8~ SS SS SC B A T H I 0 按START前 按START后 ALU输出 SVZC
运算
ALU输 出
SVZ C
MVRD R0 , 0101
2018年10月11日星期四
16
置数举例
MVRD R0 , 0101 分析 数据要写入到R0寄存器，所以选择B口； 又因为0101H→R0可以看做0101H+0 →R0，故I2I1I0取值为 111， I5I4I3取值为000， I8I7I6取值为011； 最后置数取值： A口地址：XXXX B口地址：0000 I8I7I6 I5I4I3 I2I1I0 ：011 000 111 SST:000 SSH:00 Sci:00
2018年10月11日星期四 3
Am2901运算器
符号位S F3 结果为零Z F=0000 结果溢出V OVR 进位输出C Cn+4
F ALU S R Cn
每片Am2901为4位的； 4片Am2901级联构成16位运算器；
输出——运算结果F、标志位SZVC；
输入——R、S、最低位的进位信号Cn RS的数据来源由多路开关可选，共8种组合状态；
2018年10月11日星期四
R∧S
R⊕S R⊕S
6
111
通用寄存器组
16个通用寄存器； ——4位地址
实验01 运算器组成实验
实验一运算器组成实验一、实验目的1、通过实验进一步熟悉运算器的组成结构。
2、通过实验理解多功能ALU的设计方法。
3、通过实验理解程序标志位的产生和管理方法。
二、实验步骤1、打开已有的实验工程目录：“ALU”。
通过双击目录中的QuartusII工程文件“4BitALU.qpf”，利用QuartusII软件打开已经建好的实验工程。
图1 打开QuartusII工程2、打开工程后，QuartusII软件的界面如图2所示。
在软件窗口的左边区域的“Project Navigator”列表栏中，选择“files”选项卡，我们可以看到列表栏中列出了这个工程中的设计文件。
本工程的设计文件说明在表1中列举出来。
表1 工程设计文件说明表设计文件说明对应组件文件DFFCE.vhd VHDL设计文件，设计一个带锁存信号的D触发器DFFCE.bsf4BitReg.bdf 使用DFFCE组件创建的4位寄存器，且带有锁存信号4BitReg.bsfFulladder.bdf 一位全加器Fulladder.bsf4BitAdder.bdf 由Fulladder组件创建的4位行波进位加法器4BitAdder.bsf4BitSuber.bdf 利用4BitAdder组件创建的4位减法器4BitSuber.bsf4BitAnder.bdf 4位与运算部件4BitAnder.bsf4BitOrer.bdf 4位或运算部件4BitOrer.bdf4Mux1.bdf 4选1选择器4Mux1.bsfJustALU.bdf 利用以上组件创建的多功能ALU，可以完成“加、减、与、或”运算JustALU.bsf4BitALU.bdf 运算器设计文件其中，设计文件“4BitALU.bdf”还没有完成，需要由实验者在原有设计基础上添加合理设计，完成运算器的功能。
图2 工程界面图3、如图3上所示，“运算器”构建在4BitALU的设计文件中，ALU与缓存数据的寄存器已经实现直连。
运算器实验报告
运算器实验报告运算器实验报告实验目的：掌握运算器的基本原理和工作方式，了解二进制运算器的组成和运算方法。
实验仪器：数字逻辑实验箱、数字通用计算机（8051微处理器）。
实验原理：运算器是计算机中的核心部件，用于进行算术和逻辑运算。
它由控制器、运算单元和存储器组成，可以实现加、减、乘、除等运算。
实验步骤：1. 将运算器的控制器、运算单元和存储器分别连接起来，并与计算机相连。
2. 输入两个二进制数A和B，将它们存入存储器中。
3. 根据运算需求，设置控制器的工作状态，选择相应的运算模式。
4. 控制器将A和B送入运算单元，运算单元根据控制信号进行运算。
5. 运算结果输出到存储器中，供后续操作使用。
实验结果：本次实验中，我选择了加法运算作为示范。
首先输入两个二进制数0101和0011，将它们存入存储器中。
然后设置控制器的工作状态，选择加法运算模式。
运算单元接收到输入信号后，按照加法运算的规则进行计算。
最后，运算结果0110被存入存储器中。
实验分析：通过本次实验，我成功完成了运算器的搭建和使用，并实现了加法运算。
运算器的工作原理和基本操作方法有了更深入的理解。
在实验中，我发现运算器的速度非常快，能够在瞬间完成大量的运算操作。
这使得计算机能够以极高的效率进行数据处理，大大提高了工作效率。
实验总结：通过本次实验，我对运算器的工作原理和使用方法有了更深入的了解。
运算器是计算机的核心部件，是实现算术和逻辑运算的关键。
在今后的学习和工作中，我会继续深入研究运算器的相关知识，不断提高自己的运算能力。
此外，我还会学习其他计算机组成原理的知识，加深对计算机工作原理的整体认识。
为了能更好地应对未来的挑战，我会持续努力学习和提高自己的技能水平。
运算器实验总结
运算器实验总结一、引言在现代科技高度发展的今天，计算机已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。
而计算机的核心部件之一就是运算器。
运算器作为计算机的“大脑”，起着重要的计算和控制作用。
本文将对运算器实验进行总结，包括实验目的、实验过程和实验结果等内容。
二、实验目的运算器实验的目的是通过设计和实现一个简单的运算器电路，加深对计算机运算原理的理解，以及培养学生的动手能力和解决问题的能力。
三、实验过程运算器实验分为设计和搭建电路两个步骤。
1. 设计在实验开始之前，我们需要根据运算器的功能需求，设计出运算器电路的逻辑结构。
运算器一般包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)等组成部分。
我们可以根据实验要求，设计出适合的运算器结构。
2. 搭建电路在设计完成后，就可以开始搭建运算器电路了。
首先，我们需要根据设计图纸，准备所需的电子元件，如逻辑门、开关和触发器等。
然后，按照电路图的连接顺序，一步一步地将电子元件连接起来，形成一个完整的运算器电路。
3. 调试与测试搭建完成后，需要经过调试和测试来确保电路的正常工作。
我们可以通过给电路输入不同的二进制数值，观察电路输出是否符合预期结果来判断电路的正确性。
如果出现问题，可以逐步检查电路连接是否正确，是否存在元件损坏等情况。
四、实验结果经过设计、搭建和调试测试，最终我们得到了一个正常工作的运算器电路。
在测试过程中，我们对电路进行了多组输入输出的验证，结果表明电路正常。
通过我们的运算器，可以完成四则运算、逻辑运算等基本运算需求。
五、实验启示通过这次运算器实验，我们收获了很多。
首先是对计算机运算原理的深入理解。
在设计和搭建电路的过程中，我们不仅需要了解计算机的基本运算原理，还需要将理论知识实际应用到电路设计和调试中。
实践过程不仅加深了我们对计算机原理的理解，还帮助我们发现了一些之前未曾察觉到的问题和异常现象。
其次是培养了动手能力和解决问题的能力。
在实验过程中，我们需要亲自动手进行电路的搭建和调试。
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实验一运算器实验
简介：运算器是数据的加工处理部件，是CPU的重要组成部分，各类计算机的运算器结构可能有所不同，但是他们的最基本的结构中必须有算术/逻辑运算单元、数据缓冲寄存器、通用寄存器、多路转换器的数据总线的逻辑构件。
一、实验目的
1、了解算术逻辑运算器（74LS181）的组成和功能。
2、掌握基本算术和逻辑运算的实现方法。
二、实验内容
运用算术逻辑运算器74LS181 进行有符号数/无符号数的算术运算和逻辑运算。
三、实验元器件
1、算术逻辑运算器（74LS181）。
2、三态门（74LS244、74LS245）及寄存器（74LS27
3、74LS373）。
3、二进制拨码开关SW-SPDT
四、实验原理
图1.1运算器电路原理图
本实验的算术逻辑运算器电路如图 1.1所示：输入和输出单元跟上述实验相同：缓冲输入区八位拨码开关用来给出参与运算的数据，并经过三态门74LS245 和数据总线BUS相连，在控制开关SW_BUS处于高电平时允许输出到数据总线。
运算器则由两个74LS181以串行进位形式构成8位字长的算术/逻辑运算单元（ALU）：ALU_L4B的进位输出端CN+4与ALU_H4B的进位输入端CN相连，使低4位运算产生的进位送进高4位运算中。
其中ALU_L4B为低4位运算芯片，参与低四位数据运算，ALU_H4B为高4位运算芯片，参与高四位数据运算。
ALU_L4B的进位输入
端CN通过三态门连接到二进制开关CN，控制运算器仅为，ALU_H4B的进位输出端CN+4经过反相器74LS04，通过三态门接到溢出标志位CF指示灯（CF=1，即ALU运算结果溢出）。
ALU 除了溢出标志位CF外，还有两个标志位：零标志位ZF（ZF=1，即ALU运算结果为0，ZF对应发光二极管点亮）和符号标志位SF（SF=1，即运算结果为负数；SF=0 即运算结果为正数或0对应发光二极管点亮）。
图 1.2 运算器通路图
ALU 的工作方式可通过设置两个74181芯片的控制信号（S0、S1、S2、S3、M、CN）来实现, 其74LS181逻辑功能表由表1-1给出，运算器ALU 的输出经过三态门（两片74LS244或一片74LS245）和数据总线BUS 相连。
当二进制控制开关CBA=010状态时，通过138译码选通输出ALU_BUS运算器运行结果。
运算器ALU 的两个数据输入端分别由两个数据暂存器（74LS273）DR1、DR2 锁存，74LS181 将DR1、DR2 内的数据作为上述表 1.1中参与运算的数 A 和B。
由于DR1、DR2 已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181 的输出数据也不会发生改变。
数据缓冲寄存器DR1、DR2 的输入端D0~D7连至8位数据总线BUS，在DR1_CLK和DR2_CLK 端出现上升沿跳变的时候，总线BUS的数据分别打入DR1、DR2锁存。
五、实验步骤
1、二进制拨码开关初始状态确定
运行仿真，拨动二进制拨码开关设定均为低电平状态（如图1.2所示）。
1.2二进制开关单元
2、将65H和A7分别写入到数据换从寄存器DR1和DR2，拨码开关向数据暂存器DR1、DR2 分别打入有符号数+65H，A7（即A= 65H，B= A7 ）。
3、通过拨动M、CN、S3、S2、S1、S0控制运算器进行运算，将结果填入表格1-2.
改变运算器的控制信号(M,CN,S3,S2,S1,S0)的组合，运算器运算结果通过74LS138译码器CBA=010译码输出ALU_BUS，观察运算器结果输出值和标志位状态，填入表1.2中，并与理论值比较、验证4LS181的功能。
六、实验结果与分析
1、完成实验步骤2，在显示结果后将指示灯显示的值与输入的数据进行比较；
2、完成实验步骤3，填写运算器功能实验表1.2，比较理论分析值与实验结果值；并对结果进行分析。
（要求有详细的理论数据对比）
七、实验思考题
1、74LS181 组成的运算器通路，可以区分有符号数运算和无符号数运算么？两者的运算过程有不同么？两者的数值表示范围各是多少？
2、在74181 组成的运算器通路中，输入锁存器DR1、DR2的作用是什么？运算结果输出端连接的245 缓冲器的作用是什么？
和。
“○+”表示逻辑异或，“/”表示逻辑非，“AB” 逻辑与。