实验一 算术逻辑运算实验
实验一算术逻辑运算实验
信息工程学院实验报告课程名称：计算机组成基础Array实验项目名称：算术逻辑运算实验实验时间：班级：141 姓名：王炳地学号：201411401121一、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、实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
三、实验原理本实验的原理如图1-1-1所示。
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），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。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。
图中显示的是一个4X4的矩阵（系统中是一个8X8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
图1-1-1 运算器原理图运算器部件由一片CPLD 实现。
ALU 的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU 内总线上，另外还有指示灯标明进位标志FC 和零标志FZ 。
实验一算术逻辑运算及求和运算
实验一算术逻辑运算及求和运算实验一算术逻辑运算及求和运算一实验目的1）熟悉8086汇编语言程序的基本格式，以及汇编、链接的基本过程。
2）熟悉和了解HQFC-A微机接口实验箱使用和集成调试软件的使用操作方法，熟悉在PC机上建立、汇编、链接、调试和运行8086汇编语言程序的全过程。
3) 掌握使用各种寻址指令，和运算类指令编程及调试方法。
二实验预习内容1．复习8086指令系统中的算术逻辑类指令和移位指令。
2.了解HQFC-A集成调试软件的安装与使用方法。
3、了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。
三实验步骤：（1）．首先读懂汇编语言源程序，弄清程序中每条指令的功能﹑用途，并能根据对汇编语言源程序的理解画出该程序的流程图。
（2）．按前面介绍的步骤进行程序的装入、运行，并分析记录程序运行的结果。
（3）．按要求对该程序进行修改，使其建立的数据为降序排列的十进制数。
（4）．完成二进制双精度加法运算.计算Z=X+Y。
并将结果存入3600H。
四程序代码1,CODE SEGMENT ；Sy1.ASM-->在内存指定单元建立十进制数ASSUME CS:CODEORG 2000H ；程序起始地址START: MOV DI，3500H ；设数据区首址MOV CX，0010H ；字节数→ CXMOV AX，0015DAACNT: MOV [DI]，AL ；（AL）→ [DI] INC DI ；修改地址指针SUB AL，01 ；修改数据DAS；十进制调整LOOP CNT ；未填完，继续JMP $ ；填完，结束CODE ENDSEND START2,SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC XH, XL, YH, YL, ZH, ZL DATA SEGMENTXL DW ?XH DW ?YL DW ?YH DW ?ZL DW ?ZH DW ?DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE, DS:DATA START : MOV DI,3600H START: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV AX, XLADD AX, YLMOV ZL, AXMOV AX, XHADC AX, YHMOV ZH, AXMOV [DI],AXMOV AX,ZLMOV [DI+2],AXCODE ENDSEND START3双精度（2 个 16 位，即 32 位）加法运算，编程时可利用累加器AX，先求低16 位的和，并将运算结果存入低地址存储单元，然后求高 16 位的和，将结果存入高地址存储单元中。
计算机组成原理之算术逻辑运算实验
1 0 0 1
F=(11011100)
F=(11011101)
F=(11100011)
1 0 1 0
F=(01001011)
F=(01001100)
F=(01110100)
1 0 1 1
F=(01011111)
F=(01100000)
F=(01100000)
1 1 0 0
F=(11010000)
教师
评语
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的控制器LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲到来时，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中了。
为控制运算器将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，则要经过三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平，否则输出高阻态。
三、实验步骤：
（1）按照图1.2连接电路。(图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明，以下实验相同，不再另做说明)
（2）仔细查线无误后，接通电源。
（3）用输入开关向暂存器DR1置数。
①拨动微动开关形成二进制数。（数值显示，灯亮为0、灭为1）
②使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。0 1 0Βιβλιοθήκη 1F=(10000100)
F=(10000101)
F=(10001011)
0 1 1 0
F=(11110011)
F=(11110100)
算术逻辑运算实验
实验项目：算术逻辑运算实验 (试验一)
课程名称：计算机组成原理
姓名：学号同组姓名： 学号：实验位置（机号）：
实验日期
实验目的
1.掌握简单运算器的数据传送通路
2.验证运算器功能发生器（74LS181）的组合功能
3.验证带进为控制的算术运算器功能发生器（74LS181）的功能
4.按指定的数据完成几种制定的算术运算
01000000
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01100101
结论
（1）ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效；S3,S2,S1,S0高电平有效。
（2）做算术运算和逻辑运算时应设以下各控制端：
ALU-B, I/O-R, S3, S2 ,S1, S0, M, Cn ,DA1, DA2。
(9)在接下去的运算需要用到求反后的数据，而接下去的运算是对DA1运行
实验心得与小结
（1）通过本次实验我掌握了算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理，掌握了简单运算器的数据传送通道，了解了由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能，能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。自己能够更清楚了算术逻辑运算器的功能，同时更明白逻辑加与算术的区别，也加强了自己的动手能力。
计算机组成实验报告一 算术逻辑实验
淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《计算机组成原理》题目：实验一算术逻辑运算实验班级：学号：姓名：1、目的与要求1）掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。
2）验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
2、实验设备ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。
3、实验步骤与源程序l) 按图1连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。
(图中DB表示数据总线，接线时应注意高低位一一对应)。
图1 算术逻辑运算实验接线图2) 用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
具体操作步骤图示如下：检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（SW_G=1），打开ALU输出三态门（ALU_G=0）。
当设置S3、S2、S1、S0、M的状态为11111时，总线指示灯显示DR1中的数，而设置成10101时总线指示灯显示DR2中的数。
3) 验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）在给定DR1=C1、DR2=43的情况下，改变运算器的控制电平组合，观察运算器的输出，填入下表1中，并和理论值进行比较、验证74LS181的功能。
4、测试数据与实验结果表l运算器功能实验表5、结果分析与实验体会１、比较理论值和实际测量值发现74181ALU有两种工作方式，对正逻辑操作来说，算术运算称正逻辑操作，对于负逻辑操作数来说，正好相反。
由于S0－S3有16种状态组合，因此对正逻辑输入与输出而言，有16种算术运算功能和16种逻辑算术功能。
实验测量值是采用正逻辑，而理论值是采用的负逻辑。
经比较，实验结果与理论值是一致的。
２、最低位的进位对逻辑运算的影响？最低位C0的进位对逻辑运算没有影响。
３、遇到的问题及解决办法：遇到的问题主要是完成四种常用的逻辑运算时，运用上面得出的结果，推理出S3S2S1S0的值时不顺利，最后还是在一次次的试验过程中得出了最后的结论。
４、体会：第一次做这种实验，对电路各部位不熟悉，所以第一次连线连错了。
八位算术逻辑运算
实验1 八位算术逻辑运算
一、实验目的和要求
1、掌握运算器的基本组成结构；
2、掌握运算器的工作原理。
二、实验原理图
实验采用的运算器数据通路如图1-1所示，其中74HC18是4位算数逻辑运算单元，本实验采用2片构成8位的算数逻辑运算单元。
两个操作数从最下面的8个乒乓开关输入，分别锁存在两个锁存器74273中，分别作为ALU的两个操作数。
74HC18有16种算数逻辑运算，控制端由S3、S2、S1、S0控制，在电路中由SWS3、SWS2、SWS1、SWS0四个开关控制。
M=1，逻辑运算，M=0算数运算，CN为进位位。
运算的结果显示在上方的8个LED灯。
图1-1运算器原理图
逻辑功能表如表1-1所示。
表5-1 ALU逻辑功能表
三、实验要求完成： 1、实验要求
（1）在暂存器A 中设置操作数A=65H ；在暂存器B 中设置操作数B=A7H 。
（2）通过对ALU 操作控制端S3、S2、S1、S0、CN 、M 的设置，完成两个操作数的算术、逻辑运算，并将运算结果填入表1-2中。
最后将运算结果同74HC181逻辑功能表（表1-1）对比分析，判断运算结果是否正确。
四
、实验数据记录
验证74HC181的逻辑功能，将运算结果记录在表1-2中。
六、实验结果分析
1、对比分析表1-1和表1-2，判断运算结果是否正确,并分析原因。
2、暂存器A置数完成后，如果操作控制信号 wA仍保持有效电平(wA=0)，在对暂存器B置数时会出现什么情况？。
运算器实验-计算机组成原理
实验题目运算器实验一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求：1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2.掌握简单运算器的数据传送通道。
3.验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4.能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
2.实验方案：（一）实验方法与步骤1实验连线按书中图1－2在实验仪上接好线后，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
每次实验都要接一些线，先接线再开电源，这样可以避免烧坏实验仪。
2 用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3 通过总线输出寄存器DR1和DR2的内容。
（二）测试结果3.实验结果和数据处理：1)SW-B=0时有效，SW-B=1时无效，因其是低电平有效。
ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效。
S3,S2,S1,S0高电平有效。
2)做算术运算和逻辑运算时应设以下各控制端：ALU-B SW-B S3 S2 S1 S0 M Cn DR1 DR23)输入三态门控制端SW-B和输出三态门控制端ALU-B不能同时为“0”状态，否则存在寄存器中的数据无法准确输出。
4)S3,S2,S1,S0是运算选择控制端,有它们决定运算器执行哪一种运算;M是算术逻辑运算选择,M=0时,执行算术运算,M=1时,执行逻辑运算;Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关;、ALU-B是输出三态门控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
SW-B是输入三态门的控制端，控制“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7～D0的数据是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
5)DR1、DR2置数完成后之所以要关闭控制端LDDR1、LDDR2是为了确保输入数据不会丢失。
6)A+B是逻辑运算，控制信号状态000101；A加B是算术运算，控制信号状态100101。
计算机组成原理算术逻辑运算实验报告1
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：《计算机组成原理》名：姓系：计算机系计算机科学与技术业：专年2007级：级学号：指导教师：讲师职称：日25 月5 年2009．附件二：实验报告实验项目列表格式实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告级系：计算机科学与技术 2007计算机系专业：年级：姓名：学号：实验课程：计算机组成原理实验室号：___田实验设备号： 1 实验时间： 2009年5月 4日指导教师签字：成绩：算术逻辑运算实验实验一1.实验目的和要求（1）掌握简单运算器的组成以及数据传送通路；（2）验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
2.实验原理图1-l 运算器数据通路图实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关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。
运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。
数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。
其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。
实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接。
其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为低电平有效。
3.主要仪器设备ZYE1603B计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台，排线若干。
4.操作方法与实验步骤1．按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。
（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）．图1-2 算术逻辑运算实验接线图2．用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。
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实验一算术逻辑运算实验
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。
3、掌握简单运算器的数据传送通路。
4、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
二、实验设备
CCT-IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三、实验内容
1、实验原理
实验中重要的芯片是74LS181,那么74LS181的逻辑功能表参见如下:
实验中所用的运算器数据通路如图1所示。
图1 运算器实验原理图
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（“INPUT DEVICE”）用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，数据显示灯（“BUS UNIT”）已与数据总线相连，用来显示数据总线的内容。
图中除了T4为脉冲信号，其它均为电平信号。
由于电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”的相应时序信号的引出端，因此在实验时，只需要将“W/R UNIT”的T4接至“STATE UNIT”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、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号用“SWITCH UNIT”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。
2、实验步骤
（1）按照原理图，参考连线图连接电路，仔细查线无误后，接通电源。
图2 运算器实验连线图
（2） 用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
具体操作步骤图示如下：
LDDR1=1 LDDR2=0 T4=上升沿
检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开ALU 输入三态门（ALU-B=0）,当置S3、S2、S1、S0、M 为11111时，总线指示显示DR1中的数，而置成10101时总线指示灯显示DR2中的数。
（3）验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能
在给定DR1=65H 、DR2=A7H 的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。