基本运算器实验模板

计算机科学与技术系

实验报告

专业名称计算机科学与技术

课程名称计算机组成原理

项目名称基本运算器实验

班级

学号

姓名

同组人员无

实验日期 2016.5.17

一、实验目的与要求

(一) 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。 (二) 实验要求：

（1）实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验内容，即使基本作对了，也很难说懂得了些什么重要教学内容。

（2）应在实验前掌握所有控制信号的作用，写出实验预习报告并带入实验室。

（3）实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而破坏设备，又要仔细思考实验有关内容，把自己想不明白的问题通过实验理解清楚。

二、实验逻辑原理图与分析

2.1 画实验逻辑原理图 xxxxxxxxxx

xxxxxxxxxx

多路开关 判零

A=xx

LOG=xx SHF=xx

ART=xx 进位 B=xx

& &

2.2 逻辑原理图分析

1)运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要

处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三个部件同时接受来自A 和B 的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM）。

2)各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN 来决定，任何时候，

多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU 的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU 零标志。

ALU 中所有模块集成在一片CPLD 中。

三、数据通路图及分析

1、逻辑运算

2、移位运算

3、算术运算：

四、实验数据和结果分析

4.1 实验结果数据

运算类型 A B S3 S2 S1 S0CN 结果

逻辑运算65 A7 0 0 0 0 X F=65 FC=0 FZ=0 65 A7 0 0 0 1 X F=A7 FC=0 FZ=0 65 A7 0 0 1 0 X F=25 FC=0 FZ=0 65 A7 0 0 1 1 X F=E7 FC=0 FZ=0 65 A7 0 1 0 0 X F=9A FC=0 FZ=0

移位运算65 A7 0 1 0 1 X F=CA FC=0 FZ=0 65 A7 0 1 1 0 0 F=32 FC=0 FZ=0 65 A7 1 F=B2 FC=1 FZ=0 65 A7 0 1 1 1 0 F=CA FC=1 FZ=0 65 A7 1 F=CA FC=0 FZ=0

算数运算65 A7 1 0 0 0 X F=65 FC=0 FZ=0 65 A7 1 0 0 1 X F=0C FC=1 FZ=0 65 A7 1 0 1 0(FC=0) X F=0D FC=1 FZ=0

1 0 1 0(FC=1) X F=0E FC=1 FZ=0 65 A7 1011 X F=BE FC=1 FZ=0 65 A7 1 1 0 0 X F=64 FC=0 FZ=0 65 A7 1 1 0 1 X F=66 FC=0 FZ=0

4.2 结果数据分析

1.逻辑运算

A=65,B=A7,

S3S2S1=0010时, F=AB

01100101

& 10100111

00100101

S3S2S1=0011时, F=A+B

01100101

+ 10100111

11100111

2.移位运算

S3S2S1=0111时, cn=1,F=A带进位循环左移1位01100101 11001010

3.算数运算

S3S2S1=1001时, F=A+B

01100101

+ 10100111

00001100

S3S2S1=1011时, F=A-B

[A]补=001100101

[-B]补=101011001

001100101

+101011001

110111110

五、实验问题分析、思考题与小结

（实验过程中的问题分析、产生的原因以及解决方法；思考题；总结）

思考题：

1、con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=1，LDB=0，

连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？

答：数据开关→LDA

2、con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=0，LDB=1，

连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？

答：数据开关→LDB

3、置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1111，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：LDA，LDB→ART→多路开关→BUS,进行的是算数运算，保留。

4、置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1010，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：LDA，LDB→ART→多路开关→BUS,进行的是算数运算，F=A+B+FC。5、置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、置（S3，S2，S1，S0）=1010，实现了什么数据

通路，进行什么运算？

答：F=A+B+FC,FC=0时F=0D,FC=1时，F=OE。

6、你对74181的功能有哪些认识?

答：74181是4位的算逻单元，其中红色的标示为输入信号；绿色的标示为输出信号；其中A/B为两个输入的操作数据；F为输出的结果；S为ALU功能选择线：包括各种算术元算和逻辑运算等；Cn为低位向他的进位，Cn+4为他向高位的进位；G为进位产生函数；P为进位传递函数；A=B为指示A与B 相等的输出信号。通过与74182的级联操作，可以构造更多位数的加法器。