计算机组成原理移位运算实验报告

计算机组成原理实验五

移位运算实验．．．．．．．．．．．．．．．

姓名：陈衍席学号:1205110125 网工1202

【实验环境】

1. Windows 2000 或Windows XP

2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

【实验目的】

本次实验要求掌握移位控制的组合功能。

【实验要求】

可以利用原理图设计并实现给定数据的逻辑左移SLL、逻辑右移SRL、算术右移SRA几种指定的运算。实验要求自己给定一个数据，然后进行功能仿真，验证仿真结果与理论结果是否一致。

【实验原理】

移位运算器就是实现将二进制数向左或者向右移动多少位。二进制数据（真值）每相对于小数点左移一位，相当于乘以2；每相对于小数点右移一位，相当于除以2。

它根据二进制数有无符号分为逻辑移位运算和算术移位运算，另外还有循环移位。

1、逻辑移位：将移位的数据视为无符号数据，各数据位在位置上发生了变化，导致无符号数据的数值（无正负）放大或缩小。

2、算术移位：将移位的数据视为带符号数据（机器数）。算术移位的结果，在数值的绝对值上进行放大或缩小，同时，符号位必须要保持不变。

3、循环移位：所有的数据位在自身范围内进行左移或者右移，左移时最高位移入最低位，右移时最低位移入最高位。

其中算术左移SLA、算术右移SRA：把操作数看成带符号数。对寄存器操作数进行移位（要移动数的第0位——符号位不变。右移时空出的其余位补与第0位相同的1或0；左移时空出的位补0），位数由有效地址决定。

逻辑左移SLL、逻辑右移SRL：把操作数看成无符号数。对寄存器操作数进行移位（不管左右移，要移动数空出的位补0),位数由有效地址决定。

表移位运算器真值表

输入输出

D[31..0] SA[4..0] Right Arith SH[31..0]

A B 右移标志算术运算标志D移位SA位

【实验步骤】

1、根据图中提示，建立移位运算器原理图文件。

注意：

由于在位移运算器的原理图设计中需要调用前面设计的32位2选1多路选择器，因此需要将在实验四的工程文件中建立的mux2x32、nux2x8、mux2x1的.bdf、.bsf文件导入到本次实验的工程文件中来。具体步骤：

(1) 首先，最好将要调用到的所有的文件复制到本次建立的工程文件夹内。

例如：

（2）在新建项目工程文件时，弹出添加文件界面，点击【User Libraries】按键(或者在设计原理图的时候，点击【Project】-->【Add/Remove Files in Project…】，在“General”中选择“Libraries”）。

在弹出的界面，点击【…】，导入含有以前所建文件的文件夹，点击【打开】，

点击【Add】按键，添加该元件库，

添加成功，单击【OK】。

添加成功后在后来建立的原理图文件中，就可以看见该原理图库文件，

(3) 根据图中提示，完成原理图设计。

2、文件编译

3、功能仿真

仿真结果及结果分析：

设置D为任意32位二进制数，SA为从0开始的5位二进制计数脉冲，Aright为周期为50ns的时钟脉冲，Right为周期为10ns的时钟脉冲。

如图所示：

在10ns--15ns时，D=0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA=1、Arith=0、Right=0，逻辑左移1位。

输出为SH=0110 1111 0101 0100 0111 0010 1100 1000 。

在15ns--20ns时，D=0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA=1、Arith=0、Right=1，逻辑右移1位。

输出为SH=0001 1011 1101 0101 0001 1100 1011 0010 。

在140ns--145ns时，D=1100 0010 1011 1010 0100 1000 0111 1100 ，SA=14、Arith=1、Right=0，算术左移14位。输出为SH=1001 0010 0001 1111 0000 0000 0000 0000 。

在15ns--20ns时，D=0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA=14、Arith=1、Right=1，算术右移14位。输出为SH=1111 1111 1111 1111 0000 1010 1110 1001 。

上图说明SA计数到32位又从0开始。

实验总结：通过本次实验，我掌握移位控制的组合功能。