计算机组成原理实验-移位运算一1-2
①装数； ②按运算功能，参照表 3-1 设置 S1、S0、M、299-B 的状态； ③置AR=0及CLR 101（清零）操作； ④移位，按动微动开关 KK2，记录每EH
循环右移
CY 移位次数 01H
循环左移
CY
1 2 3 4
1 2 3 4
5
6 7 8
实 验 二
移位运算实验
一、实验目的：
验证移位控制的组合功能。
二、实验设备
TDN-CM+ 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 移位运算实验原理如图 3-1 所示，使用了一片 74LS299 作为 移位发生器，其八位的输入/输出端以排针方式和总线单元 连接。299－ B信号控制其使能端，T4 时序为其时钟脉冲， 实验时将“ W/R UNIT” 中的 T4 连至“ STATE UNIT” 中的 KK2 单脉冲发生器，由 S1、S0、M控制信号控制其功能状
带进位循环右移
FEH CY
带进位循环左移
移位次数 01H CY
1 2 3 4
1 2 3 4
5
6 7 8
5
6 7 8
9
9
注意事项
1、所有导线使用前须测通断； 2、不允许带电接线； 3、“0”——亮 “1”——灭； ４、注意连接线的颜色、数据的高低位。
态，其列表如表3-1所示：
表3-1 74LS299的功能表
299-B S1 S0 M 功 能
0 0
0 1
0 0
任意 0
保持 循环右移
0
0 0
1
0 0
0
1 1
1
0 1
带进位循环右移
循环左移 带进位循环左移
任意
1
1
任意
装数
2.实验步骤 （1）按图3-2连接实验线路，仔细检查连线无误后接通电源。
（2）验证循环右（左）移运算功能，具体操作步骤如下：
5
6 7 8
9
9
（3）验证带进位循环右（左）移运算功能，具体操作步骤 如下： ①装数； ②按运算功能，参照表3-1设置S1、S0、M、299-B的状态； ③置AR=0及CLR 101（清零）操作； ④移位，按动微动开关 KK2，记录每次移位结果及 CY 的值，填 入表3-3。
表3-2
移位次数
计算机组成原理移位运算
计算机组成原理移位运算
移位运算是计算机组成原理中一类非常重要的运算，它可以用于对二
进制数进行位移操作。
在计算机中，移位运算通常分为左移和右移两种。
移位运算在计算机中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：
1.逻辑移位
逻辑移位是移位运算的一种常见用法，在逻辑移位中，空出的位都用
0填充。
逻辑左移可以高效地实现对二进制数进行乘2的操作，逻辑右移
可以高效地实现对二进制数进行除2的操作。
2.算术移位
算术移位是对有符号数进行移位运算的一种方式。
在算术移位中，空
出的位都用符号位进行填充。
算术左移相当于对有符号数进行乘2的操作，算术右移相当于对有符号数进行除2的操作。
3.循环移位
循环移位是对二进制数进行循环操作的一种方式，在循环移位中，左
移操作会将最高位移到最低位，右移操作会将最低位移到最高位。
循环移
位可以用于循环移动数据，实现数据的循环滚动效果。
4.位掩码
位掩码是一种常见的位操作技术，通过使用移位运算可以高效地实现
位掩码。
位掩码将一个对应于要操作的二进制数位的掩码与要操作的数进
行位与(&)运算，可以提取出特定的二进制位。
总结起来，移位运算是计算机组成原理中一类非常重要的运算，它可以用于对二进制数进行位移操作。
左移操作可以高效地实现乘2的操作，右移操作可以高效地实现除2的操作。
移位运算在逻辑移位、算术移位、循环移位和位掩码等场景中有广泛的应用。
它不仅是计算机中数据处理的基础，也是数据存储和传输中的关键操作。
移位运算实验
塔里木大学计算机专业（计算机组成原理）课程实验报告一、实验目的掌握移位控制的功能及工作原理二、实验内容输入数据，利用移位寄存器进行移位操作。
三、实验原理移位运算实验电路的功能由S1、S0、M 控制，具体功能见表2-2：四、实验步骤本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。
连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
1. 按图2－4接线：图2－4 实验二开关实验接线图为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所对应的指示灯亮。
2．不带进位移位操作过程：（以左移为例）开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。
拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。
再拨动CLR，使其指示灯亮。
（1）置数：置C-G＝1，299-G＝1，通过数据输入电路输入要移位的数据，置D15---D0= “0000000000000001”，然后置C-G＝0，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，置S0=1，S1=1，参考功能表表2－2可见，此时为置数状态，按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮，置C-G=1，完成置数的过程。
（2）不带进位移位：置299-G＝0，S0=1，S1=0，M=0，参考功能表表2－2可见，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，按【单步】，数据总线显示灯显示“0000000000000010”，再按一次【单步】，数据总线显示的数据向左移动一位。
连续按【单步】，观察不带进位移位的过程。
如想进行右移，参考表2－2可见，置S0=0，S＝1，再按【单步】即可实现右移操作。
（3）带进位移位首先观察运算器电路上的进位指示灯Z的状态，灯亮表示进位为“1”，灯灭表示进位为“0”。
通电进位指示灯灭，进位为“0”状态。
掌握移位控制的功能及工作原理--实验报告
实验二移位运算实验一、实验目的：掌握移位控制的功能及工作原理二、预习要求：1．了解8位双向移位寄存器74LS299的功能、引出端功能符号和管脚分配；2．预习移位运算电路的工作原理。
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：图2-1（a）GAL进位控制电路图2-1（b）移位电路本模块由逻辑控制单元（由一片GAL构成）U34和带三态输出的移位寄存器74LS299等组成。
74LS299具有并行接数、左移、右移、保持等功能，且具有三态输出。
其功能和管脚分配见表2-1和图2-2。
表2-1 74LS299的功能表图2-2（a）74LS299的管脚分配图2-2（b）74LS299引出端功能符号五、工作原理：移位运算实验电路的功能由S1、S0、M控制，具体功能见表2-2：表2-2六、实验内容：输入数据，利用移位寄存器74LS299控制进行移位。
七、实验步骤Ⅰ、单片机键盘操作方式实验。
注：在进行单片机键盘控制实验时，必须把K4开关置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。
实验连线：实验连线图如图2－3所示。
连线时应按如下方法：为了连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。
2．实验过程：在监控指示灯滚动显示【CLASS SELECt】时按【实验选择】键，显示【ES--_ _ 】输入02或2，按【确认】键，监控指示灯显示为【ES02】，表示准备进入实验二程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。
再按【确认】键，进入实验二程序，显示为【E1E0--】，提示输入299操作指令（参考表2－2，E1E0相当于299－G，二进制，“11”为关闭输出，“00”为允许输出），输入二进制数“11”，关闭输出，在输入过程中，可按【取消】键进行输入修改。
按【确认】键，监控指示灯显示【Lo=0】，可输入二进制数“0”或“1”，此处Lo相当于表2－2的M，即控制是否带进位进行移位，默认为“0”，不带进位移位。
计算机组成原理-实验四-移位控制实验
实验四移位控制实验一、实验目的（1）了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能。
（2）掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法。
（3）掌握移位寄存器工作模式的设置，观察在不同工作模式下移位寄存器的逻辑功能。
二、实验原理移位操作时算术逻辑运算部件ALU众多操作中的一种，74LS181算数逻辑运算芯片不带位移功能，需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作。
实验台选用74LS299作为移位部件，与74LS181组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)。
移位操作有很重要的逻辑意义，对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘2操作(Si+1=Si×2)，左移和算数加结合可实现算数乘操作；右移一个二进制位就相当于进行了一次除2操作(Si+1=Si÷2)，右移和算数减的结合可实现算数除操作。
1.芯片74LS299的逻辑功能4LS299是一种数据宽度为8为的多功能移位寄存器芯片，片内含有8为寄存器D7—D0，与普通寄存器芯片不同之处是D7—D0与I/O6—I/O0除了一一对应输出外还可有左右移位输出。
左移时D0对应I/O1、D1对应I/O2……以此类推；右移时D7对应I/O6、D6对应I/O5……也以此类推。
对于输出、左右移位输出功能的选择，由S1、S0的功能控制端决定。
芯片封装在具有20引脚的封装壳中，封装型式见图2-5。
S1图 2-5 74LS29974LS299芯片的主要引脚有：（1）IO7—IO0：数据输入/输出端，芯片的输入/输出共用一个引脚，不同于74LS181输入、输出端引脚是分开的。
（2）S0、S1：功能控制端，控制左移、右移等逻辑功能。
（3）OE1、OE2：输出使能端，低电平时，IO7-IO0处于输入状态，高电平时，IO7-IO0处于输入状态。
（4）CP：时钟输入端，数据的输入、位移需要在时钟脉冲的同步控制下动作。
（5）M:清零端，低电平有效，清零位移寄存器。
计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告实验报告运算器实验⼀、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。
图2-3-1运算器数据通路图中A WR、BWR在“搭接态”由实验连接对应的⼆进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产⽣的脉冲把总线上的数据打⼊，实现运算源寄存器A、暂存器B的写⼊操作。
四、运算器功能编码算术运算逻辑运算K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显⽰灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制路。
表2.3.2 运算实验电路搭接表算术运算1.运算源寄存器写流程通过I/O单元“S7~S0”开关向累加器A和暂存器B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读A、B。
3.加法与减法运算令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），为算术加，FUN及总线单元显⽰A+B的结果令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），为算术减，FUN及总线单元显⽰A－B的结果。
逻辑运算1.运算源寄存器写流程通过“I/O输⼊输出单元”开关向寄存器A和B置数，具体操作步骤如下：2.运算源寄存器读流程关闭A、B写使能，令K17= K18=1，按下流程分别读A、B。
①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=A，即A内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=B，即B内容送到数据总线。
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。
计算机组成原理操作箱的使用
所需实验环境：
EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。
实验内容及过程：
（1）按照实验连线图连接电路，仔细查线无误后，接通电源。
（2）拨动清零开关CLR使指示灯灭。再拨动CLR使其点亮。
（3）在监控滚动条显示[CLASS SELECt]时按[实验选择]键，显示[ES--_ _]，输入“02”，按[确认]键，监控显示为[ES02]，表示准备进入实验程序，也可按[取消]键取消上一操作，重新输入。
课程实验报告
课程名称：计算机组成原理
实验项目名称：实验二移位运算实验
专业班级：B11522
******
学号：***********
*******
完成时间：2013年03月28日
计算机科学与工程系
实验目的及要求：
1.掌握移位控制的功能及工作原理。
2.输入数据，利用移位寄存器进行移位。
3.验证移位运算控制的组合功能及用FPGA的实现方法。
指导教师意见
实验成绩：指导教师：
年月日
（6）监控指示灯显示[S0S1--]，提示输入移位控制指令，输入二进制“11”，对移位寄存器进行置数操作示输入要移位数据，输入十六进制数[0001]，按[确认]，显示[PULSE]，此时按[单步]，将数据存入寄存器中可对其进行移位操作。
（8）监控指示灯显示[ES02]，按[确认]进行移位操作，显示[E/E0--]，提示输入操作指令，输入“00”，允许输出，按[确认]键。
（4）按[确认]键，监控显示[E/E0--]，提示输入操作指令（E/E0相当于G-299二进制“11”关闭输出，“00”允许输出），输入二进制数“11”关闭输出，在输入过程中，可按取消键进行输入修改，再按[确认]键。
移位运算实验报告
移位运算实验报告
位移运算是以二进制表示数据，并利用位数据来实现运算的运算方法。
它主要分为“移位”和“偏移”两种方式，分别用来实现数据的快速访问和移动。
移位运算的定义：是指把一个数的各二进制位的位置整体或个别地，右移或左移若干位，相应地把高位或低位的值舍弃并补0或丢弃，然后运算出一个新数。
左移运算：左移运算就是将数据的二进制位向左移动若干位，在低位补0，左移n位相当于乘以2的n次方，左移任意次均不改变数据的值。
我们利用一个实验来体验移位运算的使用方法：
①用户先自己定义一个变量a，这个变量的值是0x0F；
②然后，用户可以实现诸如左移运算a<<2的操作，该操作的结果值是0x3C；
③也可以执行右移运算a>>2，该操作的结果值是0x03。
上述运算实质上就是利用位移运算实现数值快速访问或移动的操作，这样可以使得后续处理和运算更加便捷和高效。
综上所述，位移运算是一种有效的运算方式，它可以有效表达二进制数据，因此在很多程序和计算机系统中都有广泛的应用。
同时，位移运算比起传统的算术运算，同样的数据处理需要的计算时间更少，因此在时间复杂度方面有很明显的优势。
移位运算实验
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
9
计 算 机 组 成 原 理 实 验
六．思考题
算出若置数10101010，进位分别为1或0时， 执行3次不带进位左移和3次带进位左移的 结果。并和实验所得结果进行比较验证。
10
计 算 机 组 成 原 理 实 验
计算机组成原理
实验一运算器实验
2、移位运算实验
计 算 机 组 成 原 理 实 验
1、算术逻辑运算实验
一、实验目的：
验证移位控制的组合功能。
2
计 算 机 组 成 原 理 实 验
2、移位运算实验
二、实验原理
使用了一片74LS299作为移位发生器，其八输入/输 出端以排针方式和总线单元连接。299—B信号控制 其使能端，T4时序为其时钟脉冲，实验时将“W/R UNIT”中的T4接至“STATE UNIT”中的KK2单脉冲发 生器，由S0、S1、M控制信号控制其功能状态。
置数，具体步骤如下：
数据开关
（01101011）
三 门
态
置 数
（01101011）
三 态 门 SW-B=1
SW-B=0
S 0 = 1 S 1 = 1 T 4 =
8
计 算 机 组 成 原 理 实 验
五、分析整理实验数据，写出实验报告 A=01101011 （6B）
299-B 0 S1 0 S2 0 M 任意 移位结果
5
计 算 机 组 成 原 理 实 验
2、移位运算实验
三、实验仪器 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一 台，排线若干。
计算机组成原理移位运算实验报告
计算机组成原理移位运算实验报告移位运算是计算机中非常基础的运算之一，用于将二进制数的位数进行移动。
移位运算可分为左移和右移两种，左移是将二进制数的位数向左移动，右移则是将二进制数的位数向右移动。
移位运算通常用于二进制数的乘除运算、数据压缩、程序优化等方面。
在本次实验中，我们将通过Verilog HDL 设计一个移位器，实现移位运算。
1. 实验原理和设计设计移位器需要对移位运算的原理有一定的理解。
在二进制数的移位运算中，移位的方向和位移的距离都是明确的，因此我们可以通过调整输入信号的位置，分别实现左移和右移。
具体实现方法可以采用逻辑门电路实现，也可以采用移位指令指令直接实现。
在本次实验中，我们采用逻辑门的实现方法。
移位器的设计主要分为以下几个步骤：1. 采用Verilog HDL 自定义输入端口和输出端口。
2. 采用逻辑门电路实现移位器，包括左移和右移两种方式。
3. 对移位器进行仿真调试，验证移位器的正确性。
以下是实验所采用的Verilog HDL 代码：module shifter(input [15:0] in_data,input [1:0] shift_direction,input [3:0] shift_distance,output [15:0] out_data);wire [15:0] shift_out;assign shift_out = shift_direction[0] ? (in_data << shift_distance) : (in_data >> shift_distance);assign out_data = shift_direction[1] ? (in_data << shift_distance) : (in_data >> shift_distance);endmodule代码中定义了4 个输入端口和一个输出端口，在输入端口中，`in_data` 为需要进行移位的二进制数，`shift_direction` 为移动方向（0 为右移，1 为左移），`shift_distance` 为移动的距离。