基本运算器实验教程.doc

计算机科学与技术系 实 验 报 告 专业名称 计算机科学与技术 课程名称 计算机组成原理 项目名称 基本运算器实验 班 级 学 号 姓 名 同组人员 无 实验日期 2016.5.17 一、实验目的与要求 实验目的： 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 实验要求： （1）实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，否则实验效率会特别低，一次实验时间根本无法完成实验内容，即使基本作对了，也很难说懂得了些什么重要教学内容。 （2）应在实验前掌握所有控制信号的作用，写出实验预习报告并带入实验室。 （3）实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而破坏设备，又要仔细思考实验有关内容，把自己想不明白的问题通过实验理解清楚。 二、实验逻辑原理图与分析 2.1 画实验逻辑原理图 多路开关 判零 A=xx LOG=xx SHF=xx ART=xx 进位 B=xx xxxxxxxxxx xxxxxxxxxx 2.2 逻辑原理图分析 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。 数据通路图及分析 1、逻辑运算 移位运算 算术运算： 四、实验数据和结果分析 4.1 实验结果数据 运算类型ABS3 S2 S1 S0CN结果 逻辑运算65A70 0 0 0XF=65 FC=0 FZ=065A70 0 0 1XF=A7 FC=0 FZ=065A70 0 1 0XF=25 FC=0 FZ=065A70 0 1 1XF=E7 FC=0 FZ=065A70 1 0 0XF=9A FC=0 FZ=0 移位运算65A70 1 0 1XF=CA FC=0 FZ=065A70 1 1 00F=32 FC=0 FZ=065A71F=B2 FC=1 FZ=065A70 1 1 10F=CA FC=1 FZ=065A71F=CA FC=0 FZ=0 算数运算65A71 0 0 0XF=65 FC=0 FZ=065A71 0 0 1XF=0C FC=1 FZ=065A71 0 1 0(FC=0)XF=0D FC=1 FZ=01 0 1 0(FC=1)XF=0E FC=1 FZ=065A71011XF=BE FC=1 FZ=065A71 1 0 0XF=64 FC=0 FZ=065A71 1 0 1XF=66 FC=0 FZ=0 4.2 结果数据分析 逻辑运算 A=65,B=A7, S3S2S1=0010时, F=AB S3S2S1=0011时, F=A+B+ 2.移位运算 S3S2S1=0111时, cn=1,F=A带进位循环左移1位 算数运算 S3S2S1=1001时, F=A+B+ S3S2S1=1011时, F=A-B [A]补=001100101 [-B]补=101011001 001100101 +101011001 110111110 五、实验问题分析、思考题与小结 （实验过程中的问题分析、产生的原因以及解决方法；思考题； 总结） 思考题： con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？ 答：数据开关?LDA con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？ 答：数据开关?LDB 置ALU_B