运算器实验原理
实验一 运算器应用实验
实验一运算器应用实验运算器是计算机进行数据处理的核心部件。
它主要由算术逻辑运算部件ALU、累加器、暂存器、通用寄存器堆、移位器、进位控制电路及其结果判断电路等组成。
运算方法的基本思想是：各种复杂的运算处理最终可分解为四则运算和基本的逻辑运算，而四则运算的核心是加法运算。
通过补码运算可以化减为加，减法运算与移位运算配合可以实现乘除运算，阶码运算与尾数的运算组合可以实现浮点运算。
§1 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．学习运算器的设计方法。
4．掌握简单运算器的数据传送通路。
5．验证运算功能发生器74LS181 的组合功能。
二、实验设备TDN-CM+教学实验系统一套。
三、实验原理实验中所用的运算器数据通路图如图3.1-1。
图中所示的是由两片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位运算中。
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引至外部。
两个芯片的控制端S0～S3 和M 各自相连。
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。
计组实验运算器的设计原理
计组实验运算器的设计原理
计算机组成实验中，运算器是计算机的核心组件之一，负责执行各种算术和逻辑运算。
下面是一个简单的运算器的设计原理：
1. 数据的表示：运算器需要能够处理多种不同类型的数据，例如整数、浮点数、字符等等。
每种数据类型都需要用二进制进行表示。
常见的表示方式包括补码表示法和浮点数表示法。
2. 数据的存储：运算器需要具有存储数据的能力。
通常使用寄存器来存储数据，其中包含一组用于存储操作数和结果的寄存器。
运算器还需要一个存储器来存储指令和数据。
3. 运算操作：运算器需要能够进行各种算术和逻辑运算。
这些运算包括加法、减法、乘法、除法、与、或、非等等。
为了进行这些运算，运算器需要具有相应的逻辑电路和运算单元，例如加法器、乘法器、逻辑门等。
4. 控制器：运算器需要一个控制器来控制各个组件的工作。
控制器负责接收指令、解码指令、执行指令，并将结果存储到相应的寄存器中。
5. 指令的执行：运算器需要能够执行指令。
指令是通过操作码表示的，控制器根据操作码来决定执行何种操作，并将操作数从寄存器中取出进行运算，然后将结果存储到相应的寄存器中。
6. 状态和标志位：运算器需要维护一些状态和标志位，以便进行条件分支和判断。
例如，运算器可能需要判断两个数的大小关系，或者判断运算结果是否为零。
以上是一个简单的运算器的设计原理，实际上，现代计算机中的运算器更加复杂，包含更多的功能和特性。
不同的计算机的运算器设计可能有所不同，但基本原理都是类似的。
实验报告_运算器实验
实验报告_运算器实验一、实验目的本次运算器实验的主要目的是深入了解运算器的工作原理和功能，通过实际操作和观察，掌握其基本运算逻辑和数据处理过程，培养对计算机硬件系统的理解和实践能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机一台、相关的实验软件以及连接线路等。
三、实验原理运算器是计算机的核心部件之一，它负责执行各种算术和逻辑运算。
其基本组成包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据总线等。
算术逻辑单元（ALU）是运算器的核心，能够进行加法、减法、乘法、除法等算术运算，以及与、或、非等逻辑运算。
寄存器用于暂时存储参与运算的数据和运算结果。
数据总线则用于在各个部件之间传输数据。
在运算过程中，数据从寄存器通过数据总线传输到ALU 进行运算，运算结果再通过数据总线存储回寄存器或传输到其他部件。
四、实验内容与步骤（一）实验内容1、进行简单的算术运算，如加法、减法、乘法和除法。
2、执行逻辑运算，包括与、或、非操作。
3、观察运算结果在寄存器和数据总线上的传输和存储过程。
（二）实验步骤1、打开实验软件，连接好实验设备。
2、选择要进行的运算类型，如加法运算。
3、在相应的输入框中输入两个操作数。
4、点击“计算”按钮，观察运算结果在寄存器中的显示。
5、重复上述步骤，进行其他类型的运算。
五、实验结果与分析（一）实验结果1、加法运算：当输入操作数分别为 5 和 3 时，运算结果为 8，准确无误。
2、减法运算：输入 8 和 3，结果为 5，符合预期。
3、乘法运算：输入 2 和 4，得到结果 8，正确。
4、除法运算：输入 10 和 2，结果为 5，无差错。
5、逻辑运算：与运算：输入 1010 和 1100，结果为 1000。
或运算：输入 0101 和 1010，结果为 1111。
非运算：输入 1010，结果为 0101。
（二）结果分析通过对实验结果的观察和分析，可以得出以下结论：1、运算器能够准确地执行各种算术和逻辑运算，结果符合预期。
实验一运算器实验
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（74LS273、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。
《计算机组成原理》运算器实验报告
一. 实验目的及要求(1) 了解运算器的组成结构。
(2) 掌握运算器的工作原理。
二. 实验模块及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。
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。
请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘’，表示这两根排针之间是连通的。
图中除 T4和CLR ，其余信号均来自于 ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的 T1、T2、T3、T4，CLR 都连接至 CON单元的CLR 按钮。
计算机组成原理 运算器实验原理
运算器组成实验
一、实验目的
1.掌握算术逻辑运算加、减、乘的工作原理。
2.熟悉简单运算器的数据传送通路。
3.验证试验台运算器的8位加、减、乘直通功能。
二、实验电路（注明每一个部件即每一个信号作用）
1.M1(M2):当M1=1时，允许对操作数寄存器DR1从数据总线DBUS 接收数据，当M1=0时允许操作数寄存器DR1从寄存器堆RF接收数据。
2.S1,S2,S0:选择运算器ALU的运算类型。
3.LDDR1，（LDDR2）：为1时，允许对操作数寄存器DR1加载，此信号也可用于对操作数据的加载。
三、实验内容
四、实验步骤
1、加法操作：
实验结果：
2、减法操作
试验结果：
3、乘法实验：
结果：
五实验心得体会
通过本次实验已基本掌握运算器的逻辑加减、乘的实验原理，通过理论的学习之后，势必要通过实验的实践，才能对理论有更加的深入了解，理论与实践是相辅相成的，用实验检验理论的掌握程度。
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(1)
级班学号姓名实验报告实验一运算器实验一、实验目的：1、掌握简单运算器的数据传送通路；2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能；3、验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能；4、按指定数据完成几种指定的算术运算。
二、实验设备DVCC-C5JH计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。
三、实验原理1、实验中所用的运算器数据通路图如附A图1-3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二个锁存器（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，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连，数据显示灯（“BUS UNIT”）已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
2、控制信号说明：T4：脉冲信号；实验时，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。
S3~S0、M：运算器的功能控制信号；可参见74181芯片的功能表P64。
Cn：进位控制信号，低电平有效。
LDDR1、LDDR2：数据寄存器DR1和DR2的数据装载控制信号，高电平有效。
ALU-B：该控制信号控制是否将ALU的结果送到总线上，低电平有效。
SW-B：三态门开关信号，控制是否打开三态门，低电平有效。
四、实验内容1、算术逻辑运算实验：实验步骤：①按图1-2连接路线，仔细检查无误后，接通电源；②用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
A）数据开关置01100101；B）设置switch unit：ALU-B=1 SW-B=0 LDDR1=1 LDDR2=0 C）按动KK2给出一个单脉冲信号，即T4=┎┒D）数据开关置10100111；E）设置switch unit：LDDR1=0 LDDR2=1F）按动KK2给出一个单脉冲信号。
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运算器实验原理
运算器实验是一种电子电路实验，旨在探究运算器的原理和功能。
运算器是一种电路，它可以对数字信号进行特定的算术和逻辑运算，如加法、乘法、与、或、非等。
它通常被用作数字信号处理系统中的核心组件，例如计算机和数字信号处理器。
运算器实验原理主要包括以下内容：
1. 运算器的基本结构和功能原理。
2. 运算器的内部电路，例如加法器、乘法器、逻辑电路等。
3. 运算器的运算精度，包括浮点数精度和定点数精度。
4. 运算器的时钟频率和响应速度。
5. 运算器的测试方法和性能评估。
在运算器实验中，通常会使用逻辑电路芯片（例如74LS00、
74LS08等）来实现运算器的基本逻辑功能，而使用可编程逻
辑器件（例如FPGA、CPLD等）来实现更复杂的功能，例如
浮点数运算、定点数运算等。
实验者需要熟悉逻辑电路设计和程序设计的基本原理，以便能够进行有效的实验设计和调试。
实验过程中，需要使用数字示波器、信号发生器、直流电源等测试仪器，以对运算器的输入输出波形进行监测和分析。
同时，需要进行各种性能评估，例如电路响应速度、功耗、噪声等方
面的测试，以深入理解运算器的工作原理和特点。
总之，运算器实验是一项非常有挑战性和实用价值的电子电路实验，它可以帮助实验者掌握数字信号处理系统和计算机系统中的基本概念和技能，为未来的研究和工作打下坚实的基础。