组成原理实验报告运算器组成实验.docVIP

课 程 实 验 报 告 课程名称： 计算机组成原理 计算机科学与技术学院 一、实验名称 实验名称：运算器组成实验 二、实验目的 1、掌握带累加器的运算器实验 2、掌握溢出检测的原理及实现方法 3、理解有符号数和无符号数运算的区别 4、理解基于补码的加\减运算实现原理 5、熟悉运算器的数据传输通路 三、实验设备 JZYL—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台 芯片：74LS181运算器芯片 2片 74LS373 8D锁存器 3片 四、实验任务 自己设计一个电路和利用实验参考电路进行实验，实验要求先将多个运算数据事先存入存储器中，再由地址选中，选择不同的运算指令，进行运算，并将结果显示，还可以进行连续运算和移位，最后将最终结果写入到存储器中。 参考电路： 技术要点 利用74181设计8位运算器； 设计基于单符号位的溢出检测方法和实现电路。要求能支持有符号数和无符号数加法运算的溢出检测。选择适当的数据验证你所设计的电路的功能。 利用373芯片增加累加器功能 对上述电路进行综合集成，利用多路选择器设计电路，实现对有符号数（用补码进行计算）和无符号数运算、加/减运算的支持； 设计实验 74LS373管脚图 74LS373真值表 Dn LE OE On H H L H L H L L X L L Q0 X X H 高阻态 2、设计思路 将两片74LS181通过373连在一起，通过373的锁存功能实现八位运算 溢出检测的设计： 无符号：无符号运算中，若最高位存在进位，则表示有溢出，否则则表示无溢出，所以只需直接将最高进位位（即Cn+4）与灯相接，高电位表示有溢出，低电位表示无溢出（电路图略） 有符号：根据运算过程中最高数据位的进位与符号位的进位位是否一致进行检测，设运算过程中最高数据位的进位产生的进位信号为Cd，符号位产生的进位信号为Cf，当参加运算的两数均为正数时，则Cf = 0且符号位之和为Sf = 0，此时若Cd = 1，则导致运算结果的符号位与参加运算的数的符号位不同，会发生溢出；当参加运算的两数为负数，则Cf = 1，且之和为Sf = 0，此时只有Cd = 1才能使Sf = 1，运算结果的符号位才与参加运算的符号相同，若Cd = 0，则Sf = 0导致运算结果的符号位与参与运算的数的符号位不同，也会发生溢出。综上所述，利用公式即可进行溢出检测。 但上述方案在已有条件下难以实现，经老师建议，改为根据操作数和运算结果的符号是否一致进行溢出检测。设，为参加运算数的符号位，为结果的符号位，为溢出标志符，当取1时表示发生一处。基于该方法的公式为： 六、实验结果的记录与分析 1、实验过程1构造八位运算器检测记录： 构造八位运算器检测记录表 S3 S2 S1 S0 数据A 数据B 运算结果 M Cn 1001000000010 1 1001000000010 1 1001000000100 1 1001100000000 1 1110000000010 1110000000000 1110000000010 1110010101010 该记录表明：8位运算器构造成功 2、实验过程2添加溢出检测检测记录 添加溢出检测检测记录表 S3 S2 S1 S0 数据A 数据B 运算结果 M Cn 溢出 1001 01111111101111111 0 1 1 该记录表明：溢出检测添加失败，没有达到预期效果 3、实验过程3添加373芯片后检测记录 添加373芯片后检测记录表 脉冲A 脉冲B S3S2S1S0 数据 结果A 结果B M Cn 1 0 1001000000010 1 0 1 1001000000010 1 1 0 1001000000100 1 0 1 1001000000100 1 1 0 1001000001000 1 0 1 100100000100 000