计算机组成原理微程序控制器实验报告
计算机组成原理微程序控制单元实验
计算机组成原理微程序控制单元实验## 微程序控制单元实验### 简介微程序控制单元（Microprogram Control Unit）是计算机组成原理中的一个重要概念。
它是一种基于微指令的控制方式，有效地解决了指令复杂度高、设计难度大的问题。
本篇文档将介绍微程序控制单元的实验原理和方法。
### 实验目的通过本次实验，我们将能够深入了解微程序控制单元的工作原理，理解微程序控制单元在计算机系统中的重要性，并通过实践掌握微程序的设计与编写。
### 实验内容1. 将微指令存储器的内容读入到微程序存储器中；2. 设计微指令的控制信号；3. 实现微程序控制单元的功能；4. 编写测试程序，验证微程序控制单元的正确性。
### 实验步骤#### 第一步：读取微指令存储器内容将微指令存储器中已经设计好的微指令读入到微程序存储器中。
这一步骤可以使用硬件开关、编程方式或者仿真软件进行。
#### 第二步：设计微指令的控制信号根据实验需求，设计微指令的控制信号。
微指令的控制信号包括指令码、操作码、地址码等等，根据具体的实验需求而定。
#### 第三步：实现微程序控制单元的功能将设计好的微指令的控制信号与微程序控制单元进行连接。
确保微程序控制单元能够正确地根据微指令的控制信号来执行相应的操作。
#### 第四步：编写测试程序编写测试程序，验证微程序控制单元的正确性。
测试程序需要覆盖到微程序控制单元的各个功能模块，包含不同类型的指令和操作，以确保微程序控制单元的完整性和鲁棒性。
#### 第五步：测试与调试将编写好的测试程序加载到微程序控制单元中，进行测试和调试。
通过观察微程序控制单元的输出结果，排查可能存在的问题并进行修正，以保证其正确性和稳定性。
### 实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制单元的工作原理，并通过实践掌握了微程序的设计与编写。
微程序控制单元的应用可以提高计算机系统的灵活性和可扩展性，同时也降低了整个系统的复杂度和设计难度。
微程序控制器实验报告
计算机组成原理实验及课程设计报告书系别：计算机系专业：计算机科学与技术课程：计算机组成原理指导教师：实验人：班级：实验时间：2009.5.28-2009.6.7 编制时间：2009.6.14微程序控制器实验报告（一） 实验目的通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的数条基本指令（例如：ADD,MVRR,OUT,MVRD,JR,RET 等命令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
其最终要达到的目的是： 1. 深入理解计算机微程序控制器的功能、组成知识； 2. 深入的学习计算机各类典型指令的执行流程；3. 对指令的格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体的概念；4. 学习微程序控制器的设计工程和相关技术。
（二）实验过程 RCL 指令 一、指令设计a)指令格式及功能：汇编格式： RCL DR机器指令： 00101010 00000000功能：带进位C 循环左移，最高位移入C ，C 移入最低位 b)指令流程图：c)控制信号表： MAPROM MP1 MP2 MP3MP4MP5 MP6 MP7 微指下指CI 3-0 SCC 3-0 0 /MR/W 0 I 2-0 SA I 8-6 SB I 5-3 B 口 A 口 0 SST SSHSCI DC2 DC1 50H 01H30H43H78H00H64H00H说明：把地址位2AH 单元内容修改为50H ，实现译码，找到为程序的入口地址。
二、实验操作：修改MAPROM 和控存 a)MAPROM 的修改：1、 试验箱断电2、取下M APROM ，插入扩展槽，连片选信号（6000H-7FFFH ）3、试验箱开电，PC 机开机4、设置试验机工作模式为：连续、内存区、组合逻辑、16位、联机5、运行PCEC16，进行PC 机与试验箱联机取地址带进位C 循环左移6、>E 602BXXXX: 0050提示：修改完之后检查是否破坏了基本指令内存。
计算机组成原理课程实习报告 流水微程序控制器
目录1.实习的目的和任务 (1)1.1目的 (1)1.2任务 (1)2.实习要求 (1)3.实习地点 (1)4.主要仪器设备 (1)5.实习内容 (1)5.1计算机整机 (1)5.2计算机外设 (2)5.3流水型微程序控制器的设计与调试 (2)5.3.1实验原理 (2)5.3.2 CPLD设计程序 (7)5.3.3实验步骤 (7)5.3.4调试 (10)5.3.5性能分析对比 (10)6.问题讨论与分析 (10)7.结束语 (11)参考文献 (11)计算机组成原理课程实习1.实习的目的和任务1.1目的进一步融会贯通教材内容，掌握计算机各功能模块的工作原理、相互联系和来龙去脉，完整地建立计算机整机概念；激发学生的学习热情和主动性，培养学生的独立工作能力，在实践活动中，将所知识综合运用，增长才干，并积累经验；培养严谨的科研作风，使学生利用先修课和计算机组成原理课程的理论知识和实验技能，在该课程所涉及的工程技术范围内，创造性地完成部件及系统的分析、设计、组装和调试，进一步加强实验技能的训练。
1.3任务（1）分析计算机整机系统；分析计算机外设与主机的关系。
（2）在基本模型机的基础上，进一步将其构成一台具有流水功能的模型机。
（3）学习掌握流水微程序控制器的设计原理。
2.实习要求（1）按照实习要求完成相应的实习任务；（2）实现实习目的；（3）完成实习报告。
3.实习地点田家炳4044.主要仪器设备（实验用的软硬件环境）（1）ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构实验箱一台（2）排线若干（3）PC机一台5.实习内容5.1计算机整机计算机系统是一个由硬件、软件组成的多层次结构，它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、高级语言级组成，每一级上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持。
计算机的硬件是由有形的电子器件等构成的，它包括运算器、存储器（硬盘、U盘、移动硬盘等）、控制器、适配器、输入输出设备（键盘、鼠标器、激光印字机等）。
微程序控制器原理实验报告
微程序控制器原理实验报告一、引言微程序控制器作为计算机系统的重要组成部分，扮演着指挥和控制计算机操作的关键角色。
本实验报告将对微程序控制器的原理进行探讨，并描述相关实验的设计、步骤、结果和分析。
二、微程序控制器的原理2.1 微程序控制器的概念微程序控制器是一种控制计算机操作的技术，通过将指令集中的每个指令分解为一系列微操作，并以微指令的形式存储在控制存储器中，从而实现指令的执行控制。
2.2 微指令的组成和格式微指令由多个字段组成，每个字段代表一个微操作控制信号。
常见的微指令格式包括微地址字段、条件码字段、操作码字段等。
2.3 微指令的执行过程微指令的执行过程包括指令的取指、译码、执行和写回等阶段。
每个阶段对应微指令的不同部分，通过控制信号的转换和传递，完成相应的操作。
三、微程序控制器的设计与实验3.1 设计思路在进行微程序控制器实验前，需要明确实验的目标和设计思路。
实验通常包括以下几个步骤：确定指令集、确定微指令格式、设计控制存储器、设计控制逻辑电路等。
3.2 实验步骤1.确定指令集：根据实验需求，确定需要支持的指令集。
2.确定微指令格式：根据指令集的要求，设计适合的微指令格式。
3.设计控制存储器：根据微指令格式，设计控制存储器的结构和内容。
4.设计控制逻辑电路：根据微指令的执行过程，设计控制逻辑电路，实现指令的控制和转换。
5.构建实验平台：将设计的控制存储器和控制逻辑电路构建成实验平台，并与计算机系统相连。
6.进行实验：在实验平台上执行指令，观察和记录实验结果。
3.3 实验结果与分析根据实验步骤中的设计和操作，得到了相应的实验结果。
通过比对实验结果和预期效果，可以对微程序控制器的设计和实验进行分析和评估。
四、总结与展望微程序控制器作为计算机系统的关键组成部分，通过微操作的方式实现指令的执行控制。
本实验报告对微程序控制器的原理进行了探讨，并描述了相关实验的设计、步骤、结果和分析。
通过实验，我们深入理解了微程序控制器的工作原理和设计方法。
微程序控制器_实验报告
微程序控制器_实验报告本次实验使用的是微程序控制器，主要涵盖了微程序控制器的概念、微指令的设计、微指令的执行以及测试和调试方法等。
首先，我们需要了解什么是微程序控制器。
微程序控制器是一种专门用于控制计算机操作的控制器，其中的微指令由微程序控制器产生。
微程序控制器的主要优点是提高了计算机系统的可控性和可编程性，可避免在操作过程中出现复杂的电路切换。
在实验中，我们主要是操作微指令的设计和执行。
微指令需要根据指令的类型以及相应的操作码进行设计，确保计算机能够正确地执行指令。
在设计微指令过程中，我们要考虑到指令执行时需要进行的操作、信号的传递以及各个部分之间的协调。
在微指令设计完成后，需要进行微指令的执行。
微指令执行的过程也是十分关键的，这需要对微指令的执行顺序进行精密设计以保证整个计算机发挥最大的性能。
实验中我们了解了基本的微指令执行步骤，包括状态存储器、微指令计数器、微指令发生器以及微指令存储器等。
除了微指令设计和执行外，测试和调试也是实验中比较重要的步骤。
这一步骤旨在确保整个计算机系统能够正常运行，同时也可以在测试过程中发现和纠正存在的错误。
在测试过程中，我们需要编写测试程序，通过输入不同的指令类型和操作码来测试微指令是否能够正确地执行。
在调试过程中，我们需要通过检查微指令执行的每个步骤，找到代码中存在的错误并进行修正，以保证计算机的正常运行。
在实验中，学习了微程序控制器的基本知识，包括微指令的设计和执行以及测试和调试方法。
这些知识对于计算机专业的学生非常重要，可以帮助他们深入了解计算机系统的运行原理及其基本结构。
同时也可以为今后的工作和研究提供基础知识和经验。
计算机组成原理微程序系统实验总结
计算机组成原理微程序系统实验总结在计算机科学领域中，计算机组成原理是一门重要的课程，它涵盖了计算机硬件的各个方面，包括处理器、存储器、输入输出等。
而微程序系统则是计算机的重要组成部分，它负责控制计算机的指令执行过程，是计算机内部的一个重要的工作流程。
在本次计算机组成原理的微程序系统实验中，我深入学习了微程序系统的工作原理和设计方法，并通过实践了解了微程序的编写和调试过程。
下面是我对本次实验的总结：在实验中，我们通过学习微程序设计的原理和方法，了解了微程序的工作方式。
微程序是一种控制计算机指令执行的方式，它将指令的执行过程分解成一系列微操作，通过微指令的控制来完成指令的执行。
这种方式可以提高指令的执行效率和灵活性，使得计算机的指令集更加丰富和灵活。
在实验中，我们学习了微程序的编写和调试方法。
微程序的编写需要根据指令的执行过程和微操作的控制流程进行设计，然后将微操作编码成微指令。
在编写过程中，我们需要考虑指令的执行顺序、条件分支、循环等复杂情况，以保证微程序的正确性和高效性。
在调试过程中，我们通过观察微指令的执行结果和状态寄存器的变化，来检查微程序的正确性和性能。
然后，在实验中，我们还学习了微程序的优化方法。
微程序的优化可以通过减少微操作的数量和提高微操作的并行度来实现。
在编写过程中，我们可以通过合并相似的微操作、去除无效的微操作和重排微操作的顺序来减少微操作的数量。
而通过增加并行执行的微操作和优化微指令的编码方式，可以提高微程序的执行效率和速度。
在实验中，我们还进行了微程序系统的性能测试和评估。
通过测试不同指令序列的执行时间和资源消耗，我们可以评估微程序系统的性能和效率。
在评估过程中，我们可以通过调整微程序的设计和优化方法来改善系统的性能和效果。
总结起来，本次计算机组成原理微程序系统实验，我深入学习了微程序的工作原理和设计方法，通过实践了解了微程序的编写和调试过程，并掌握了微程序系统的优化方法和性能评估技巧。
微程序控制器实验报告
微程序控制器实验报告微程序控制器实验报告引言微程序控制器是一种常见的计算机控制器，它采用微程序的方式来实现指令的执行。
在本次实验中，我们将学习和探索微程序控制器的工作原理，并通过实验验证其功能和性能。
实验目的本次实验的主要目的是通过设计和实现一个简单的微程序控制器，来深入理解微程序控制器的工作原理和原理图设计。
实验过程1. 设计微指令集在设计微程序控制器之前，首先需要确定微指令集。
微指令集是由一系列微指令组成的，每个微指令对应一个控制信号，用于控制计算机的各个组件的操作。
在本次实验中，我们选择了常见的微指令集，包括存储器读写、算术逻辑运算、数据传输等指令。
2. 设计微指令控制存储器微指令控制存储器是微程序控制器的核心组件，用于存储微指令集。
在本次实验中，我们使用了静态随机存储器（SRAM）来实现微指令控制存储器。
通过将微指令集编码为二进制数，并将其存储在SRAM中的不同地址位置，实现对微指令的存储和读取。
3. 设计微指令解码器微指令解码器用于解析微指令，并产生相应的控制信号。
在本次实验中，我们使用了组合逻辑电路来实现微指令解码器。
通过将微指令的不同位与控制信号相连，实现对微指令的解码和控制信号的生成。
4. 设计微程序计数器微程序计数器用于控制微程序的执行顺序。
在本次实验中，我们使用了计数器和触发器来实现微程序计数器。
通过将微程序计数器的输出与微指令控制存储器的地址输入相连，实现对微指令的顺序读取。
实验结果通过实验，我们成功设计并实现了一个简单的微程序控制器。
在实验中，我们编写了微指令集，并将其存储在微指令控制存储器中。
通过微指令解码器和微程序计数器的协作，我们成功实现了对微指令的解码和执行。
实验结果表明，微程序控制器能够准确地控制计算机的各个组件的操作，并实现指令的执行。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了微程序控制器的工作原理和原理图设计。
微程序控制器作为一种常见的计算机控制器，具有灵活性和可扩展性。
实验三：微程序控制器实验
《计算机组成原理》实验报告实验三：微程序控制器实验学院：专业：班级：学号：学生姓名：实验日期：指导老师：成绩评定：计算机学院计算机组成原理实验室实 验 三一、 实验名称：微程序控制器实验二、 实验目的：掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行情况 ，了解微程序流程原理。
三、 实验原理：微程序控制器的基本任务是完成当前指令的翻译和执行，即将当前指令的功能转换成可以控制硬件逻辑部件工作的微命令序列，以完成数据传输和各种处理操作。
它的执行方法就是将控制各部件动作的微命令的集合进行编码，即将微命令的集合仿照机器指令一样，用数字代码的形式表示，这种表示称为微指令。
这样就可以用一个微指令序列表示一条机器指令，这种微指令序列称为微程序。
微程序存储在一种专用的存储器中，该存储器称为控制存储器。
微程序流程图：NOP00指令译码P<1>IN->R0R0->OUT NOPR0->AR0->BA+B->R00130320405333530ADDINOUTHLT01010135四、实验设备：TD-CMA实验系统一套五、实验步骤：1、对微控器进行编程（写）（1）将时序与操作台单元的开关KK1置为‘停止’档，KK3置为‘编程’档，KK4置为‘控存’档，KK5置为‘置数’档。
（2）使用CON单元的SD05-SD00给出微地址，IN单元给出低8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的低8位。
（3）将时序与操作台单元的开关KK5置为‘加1’档。
（4）IN单元给出中8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的中8位。
IN单元给出高8位应写入的数据，连续两次按动时序与操作台的开关ST，将IN单元的数据写到该单元的高8位。
（5）重复(1)(2)(3)(4)四步，将二进制代码表的微地址（地址和十六进制）写入芯片中。
2、对微控器进行校验（读）（1）将时序与操作台单元的开关KK1置为‘停止’档，KK3置为‘校验’档，KK4置为‘控存’档，KK5置为‘置数’档。
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计算机组成原理实验报告三：微程序控制器实验2011-05-06 01:00:09|分类：实验报告| 标签：实验微程序字段微指令信号|字号大中小订阅实验三：微程序控制器实验一、实验目的与要求：实验目的：1、掌握时序产生器的原理和具体操作。
2、掌握微程序控制器的功能、组成知识。
3、掌握微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
要求：做好实验预习，掌握进位控制运算器的原理。
实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体分析内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验任务，即使基本做对了，也很难说学懂了些什么重要教学内容。
二、实验方案：【1】、连接好实验线路，检查无误后接通电源。
【2】、编程：（1）将编程开关（MJ20）置为PROM（编程）状态；（2）将STATE UNIT中的STEP置为"STEP"状态，STOP置为"RUN"状态；（3）在UA5-UA0开关上置要写的某个微地址（八进制）；（4）在MK24-MK1开关上置要写的微地址相应的24位微代码，24位开关对应24位显示灯，开关量为"1"灯亮，为"0"灯灭；（5）启动时序电路（按动启动按钮START），即将微代码写入到E2PROM2816的相应地址对应的单元中；（6）重复（3）～（5）步骤将每一条微指令写入E2PROM2816。
【3】、校验：(1)将编程开关置为READ状态；（2）将STEP开关置为"STEP"状态，STOP开关置为"RUN"状态；（3）在开关UA5~UA0上置好要读的某个微地址；（4）按动START键，启动时序电路，观察显示灯MD24-MD1的状态，检查读出的微代码是否已写入的相同。
如果不同在将开关置于PROM编程状态，重新执行编程步骤；（5）重复（3）、（4）步骤将每一条微指令从E2PROM2816中读出。
【4】、单步运行：（1）将编程开关置于"RUN"状态；（2）STEP置为"STEP"状态，STOP置为"RUN"状态；（3）"AW-BUS"开关置为0，将二进制开关INPUT DEVICE区域内的D5-D0全为1；（4）操作CLR开关使信号系统1→0→1；（5）按动"START"，启动时序电路，则每按动一次启动键，读出一条微指令，当读到某些指令时需通过强制端强制转换后读出指令。
同理把所有分支后执行一遍。
三、实验结果和数据处理：从示波器上比较可观察TS1、TS2、TS3、T S4各点的波形，画出的波形如下：四、实验结果分析：分析ADD的每条微指的指令格式和功能：ADD：为双字长指令。
第一字为操作码，第二字为操作数地址，其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加，结果放R0寄存器中。
ADD加法指令由11（PC→AR ，PC+1）、03（RAM→BUS，BUS→AR）、04（R AM→BUS ，BUS→DR2）、05（RO→DR1）、06 （(DR1)+(DR2)→RO）共8条微指令组成。
（1）、11微指令功能是RAM赋给BUS，BUS赋给DR2; S3 S2 S1 S0 M CN 的值为"000000"代表进行自加1运算；A字段"110"代表选择LDAR操作，B字段"110"是选择PC-B操作；UA5-UA0中"000011"代表下一指令的地址为"011"。
（2）、03微指令功能是RAM赋给BUS，BUS赋给DR2; S3 S2 S1 S0 M CN 的值为"000000"代表进行自加1运算；A字段"110"代表选择LDAR操作，B字段"000"是无选择操作；UA5-UA0中"000100"代表下一指令的地址为"100"。
（3）、04微指令功能是RAM赋给BUS，BUS赋给DR2; S3 S2 S1 S0 M CN 的值为"000000"代表进行自加1运算；A字段"011"代表选择LDDR2操作，B字段"000"是无选择操作；UA5-UA0中"000101"代表下一指令的地址为"101"。
（4）、05微指令功能是RO赋给DR1; S3 S2 S1 S0 M CN 的值为"000000"代表进行自加1运算；A字段"010"代表选择LDDR1操作，B字段"001"是选择RS-B操作；UA5-UA0中"000110"代表下一指令的地址为"110"。
（5）、06微指令功能是DR1+DR2的和赋给R0; S3 S2 S1 S0 M CN 的值为"100101"代表进行加法运算；A字段"001"代表选择LDDRi操作，B字段"101"是选择PC-B操作；UA5-UA0中"00000001"代表下一指令的地址为"01"。
五、写出你掌握了的控制信号的作用①S3、S2、S1、S0、M、CN是算术逻辑运算器ALU的运算选择控制信号，选择ALU进行哪种运算。
②WE是存储器RAM的写明信号，WE=1时，RAM进行写操作，WE=0时，RAM进行读操作。
③A8、A9是2：4译码器（74LS139）的输入端，Y0、Y1、Y2、Y3是译码器输出端。
当A8=0、A9=0时选中Y0，当A8=1、A9=0时选中Y1，当A8=0、A9=1时选中Y2，当A8=1、A9=1时选中Y3。
（其中Y0为控制三态门控制信SW-B，Y1为RAM的片选信号CE，Y2为数码管输出信号LED-B，Y3为空）④A、B、C三个译码字段，通过3:8译码器分别译出多位控制信号。
A字段中，主要是寄存器的打入信号，B字段中主要是寄存器的输出信号，C字段中，主要是测试信号，其中C字段的AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制，其为零有效。
⑤SW-B是输入三态门控制信号，CE是RAM的片选信号，LED是数码管输出信号。
⑥UA5-UA0为6位的后续微地址。
⑦LOAD是PC加1信号，P(1)-P(4)是四个测试判别信号，其功能是根据机器指令及相应微代码译码，使微程序输入相应的微程序进行译码，使微程序输入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行。
六、结论实验所用的时序电路可产生各等间隔的时序信号TS1-TS4,其中Φ为时钟信号。
为了便于控制程序的运行，时序电路发生器设置了一个启停控制触发器Cr，使TS1-TS4信号输出可控。
其中ST EP（单步）、STOP(停机)分别是来自实验板上的两个二进制开关STEP、ST EP的模拟信号。
利用单步方式，每次只读出一条微指令，可以观察微指令的代码与当前微指令的执行结果。
另外，当机器连续运行时，如果STOP开关置"1"，也会使机器停机。
七、问题与讨论及实验总结本次实验难度较高，而且实验量大，所以首先预习工作要做好，否则很难按时按要求完成实验。
实验分两部分进行，前面部分是微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习基本指令的执行流程。
在这过程中，难点就是要掌握如何通过强制端设置分支地址，在实验过程中，不知道是因为接线的问题还是仪器的问题一度不能成功，录入了数据但是跳转不到要去的地方。
我们以为是输入数据时出错，重新输了好多遍，但是都还是一样的结果。
经过请教同学的帮助之后终于得出了正确的结果。
后半部分就是用联机软件的逻辑示波器观察时序信号。
这个相对简单，连接好操作起来也很快。
随后就很顺利地完成了实验。
这次实验使我懂得要认真弄清楚每一步实验的原理和所需要的知识点，这样才可以有速度完成实验，同时也知道做实验需要持之以恒的恒心、信心与耐心。
通过本次实验我掌握了微程序控制器的功能、组成知识，掌握了指令格式和各字段功能，掌握了微程序的编制、写入、观察微程序的运行，学习了基本指令的执行流程。
从实验中总结出的几点：（1）这次实验最重要的是如何执行五条机器指令，分别是IN（输入），ADD（二进制加法），STA（存数），OUT（输出），JMP（无条件转移）。
（2）S3、S2、S1、S0、M、CN是算术逻辑运算器ALU的运算选择控制信号，选择ALU执行哪种运算。
通过改变S3、S2、S1、S0、M、CN控制信号，能够实现操作数与被操作数的算术运算或逻辑运算。
（3）WE信号是写命令信号。
（4）A、B、C分别能译出第15、14、13、12、11、10、9、8 、7位信号。
A字段中，主要是寄存器的打入信号。
B字段中，主要是寄存器的输出信号。
C字段中，主要是测试信号。
（6）UA5-UA0是后继微地址八、思考选择题：（单选题）1、（ A ）2、（C ）3、（A）4、（ A ）5、（B） 6 、（C ）7、（B ）8、（ A ）9、（A ）10、（B ）11、（C ）计算机组成原理实验报告之一：算术逻辑运算器。