实验二算术逻辑运算及移位操作
一、实验目的
1．熟悉算术逻辑运算指令和移位指令的功能。
2．了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。
二、实验要求
1．复习8086指令系统中的算术逻辑类指令和移位指令。
2．按照题目要求在实验前编写好实验中的程序段。
三、实验内容与步骤
1.实验程序段及结果表格如下
2．用BX寄存器作为地址指针，从BX所指的内存单元(0010H)开始连续存入三个无符号数(10H、04H、30H)，接着计算内存单元中的这三个数之和，和放在0013H单元中，再求出这三个数之积，积放0014单元中。写出完成此功能的程序段并上机验证结果。
MOV BX,0010H
MOV [BX],10H
MOV [0001H][BX],04H
MOV [0002H][BX],30H
MOV AL,[BX]
ADD AL,[0001H][BX]
ADD AL,[0002H][BX]
MOV [0003H][BX],AL
MOV AL,BL
MUL [0001H][BX]
MUL [0002H][BX]
MOV [0004H][BX],AX
3．写出完成下述功能的程序段。上机验证你写出的程序段，程序运行的最后结果(AX)＝0372
(1) 传送15H到AL寄存器；MOV AL,15H
(2) 再将AL的内容乘以2；SHL AL,1
(3) 接着传送15H到BL寄存器；MOV BL,15H
(4) 最后把AL的内容乘以BL的内容。MUL BL
(AX)＝0372
4．写出完成下述功能的程序段。上机验证你写出的程序段，程序运行后的商＝73
(1) 传送数据2058H到DS:1000H单元中，数据12H到DS:1002H单元中；
(2) 把DS:1000H单元中的数据传送到AX寄存器；
(3) 把AX寄存器的内容算术右移二位；
(4) 再把AX寄存器的内容除以DS:1002H字节单元中的数；
(5) 最后把商存入字节单元DS:1003H中。
MOV [1000H],2058H
MOV [1002H],12H
MOV AX,[1000H]
MOV CL,2
SAR AX,CL
DIV [1002H]
MOV [1003H],AL
RET
四、实验心得与体会
在上节课实验的基础上，这次的实验比较顺利，感觉到了微机实验的魅力，对实验产生了浓厚的兴趣。
实验二算术逻辑运算及移位操作 一、实验目的 1．熟悉算术逻辑运算指令和移位指令的功能。 2．了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。 二、实验预习要求 1．复习8086指令系统中的算术逻辑类指令和移位指令。2．按照题目要求在实验前编写好实验中的程序段。 三、实验任务 1．实验程序段及结果表格如表： 表
2．用BX 寄存器作为地址指针，从BX 所指的内存单元(0010H)开始连续存入(10H 、04H 、30H)，接着计算内存单元中的这三个数之和，和放在 单元中，再求出这三个数之积，积放0014单元中。写出完成此功能的程
3 后结果(AX)＝ (1) 传送15H 到AL 寄存器； (2) 再将AL 的内容乘以2 ； (3) 接着传送15H 到BL 寄存器； (4) 最后把AL 的内容乘以BL 的内容。 4商＝ (1) 传送数据2058H 到DS:1000H 单元中，数据12H 到DS:1002H 单元中； (2) 把 DS:1000H 单元中的数据传送到AX 寄存器； (3) 把AX 寄存器的内容算术右移二位； (4) 再把AX 寄存器的内容除以DS:1002H 字节单元中的数； (5) 最后把商存入字节单元DS:1003H 中。 5．下面的程序段用来清除数据段中从偏移地址0010H 开始的12元的内容（即将零送到这些存储单元中去）。 (1) 将第4条比较指令语句填写完整（划线处）。 MOV SI ，0010H NEXT: MOV WORD PTR[SI]，0 ADD SI ，2 CMP SI ，答案 22H （或者20H ） JNE NEXT HLT (2) 假定要按高地址到低地址的顺序进行清除操作（高地址从0020H 开始），则上述程序段应如何修改 上机验证以上两个程序段并检查存储单元的内容是否按要求进行了改变。 6． 输入并运行表中的程序段，把结果填入表右边的空格中，并分析结果，说明本程序段的功能是什么。
实验报告 、实验名称 运算器实验—算术逻辑运算实验 、实验目的 1、了解运算器的组成原理。 2、掌握运算器的工作原理。 3、掌握简单运算器的数据传送通路。 4、验证运算功能发生器( 74LS181)的组合功能 三、实验设备 TDN-CM++ 计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干四、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1 所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8 位字长的ALU，ALU 的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-R 控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。为实现双操作数的运算，ALU 的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2 (由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DRl、DR2 中，锁存器的控制端LDDR1 和DDR2必须为高电平，同时由T4 脉冲到来。 数据开关“( INPUT DEVICE")用来给出参与运算的数据，经过三态 (74LS245) 后送入数据总线，三态门由SW—B控制，低电平有效。数据显示灯“( BUS UNIT") 已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4 为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W／R UNIT ”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W ／R UNIT"的T4接至“ STATE UNIT ”的微动开关KK2 的输入端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 ALU 运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0 、Cn、M、LDDRl、 LDDR2 、ALU-B 、SW-B均由“ SWITCH UNIT ”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU —B、SW 一 B 为低电平有效LDDR1 、LDDR2 为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。
移位运算器实验报告 移位运算器实验报告 移位运算器 实验报告 课程名称: 计算机组成原理 姓名/学号: 实验名称: 算术逻辑运算专业: 软件工程班级: 软件工程班指导教师: 实验日期: 2011年 10月 26日 实验成绩: 批阅教师签字: 第 1 页共 4 页 移位运算器实验报告 一、实验目的 , 验证移位控制的组合功能 二、实验设备 , 1、TDN,CM，组成原理实验仪一台 , 2、导线若干 三、实验原理 , 利用移位发生器(74LS299)、时序脉冲T4、信号控制使能端299-B、电平控制信号 AR及S0 S1 M控制其功能状态。如上图所示为移位控制电路.其中使用了一片74L
S299作为移位发生器,其8位输入/输出端可连接至内部总线。74LS299移位器的片选 控制信号为299,B，在低电平时有效。T4为其控制脉冲信号，由“W/R UNIT”单元 中的T4接至“STATE UNIT”单元中的单脉冲发生器KK2上而产生，S0、S1、M 作为移 位控制信号。 第 2 页共 4 页 移位运算器实验报告 四、实验内容 , 分别将理论值(每种位移进行三次)填入表中(初始值为5A),向299置数(置成5A
(01011010))。 , 设置S1、 S0、 M、299-B的状态，观察并记录移位结果(F、CY)。 F(三次移位结果) CY 299-B S1 S0 M 功能理论值实验值理论值实验值任意 0 0 0 保持 01011010 1 00101101 0 0 1 0 0 循环右移 10010110 1 01001011 0 10101101 0 带进位循环0 1 0 1 01010110 1 右移 10101011 0 10110100 0 0 0 1 0 循环左移 01101001 1 11010010 0 10110101 0 带进位循环0 0 1 1 01101010 1 左移 11010101 0 任意 1 1 任意装数 01011010 1 实验步骤: 1. 仔细查线无误后，接通电源。 2. 向移位寄存器装数。 <1> 拨动输入开关形成任意二进制数(注意形成的数据要能明显区分各位)。 <2> 使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0，打开数据输入三态门。 <3> 使S0=1、S1=1，并按动微动开关KK2，则将二进制数装入移位寄存器。 <4> 使SW-B=1，关闭数据输入三态门。 3. 移位运算操作。参照“移位控制电路功能表”的内容，先将S1、S0和299-B置为 0、0和0，检查移位寄存器单元装入的数是否正确，然后通过改变S0、S1、M 的状 态，并按动微动开关KK2，观察移位的结果。 第 3 页共 4 页
实验四移位运算器实验 一、实验目的 验证移位控制器的组合功能 二、实验内容 1、实验原理 移位运算实验原理如图3－4所示，使用了一片74L S299（U34）作为移位发生器，其八位输入/输出端通过74L S245引到总线，总线控制方式见图1—6，J A4接通时输出到总线。299B`信号由开关299B提供，控制其使能端，T4为其时钟脉冲，手动方式实验时将T4与手动脉发生器输出端S D相连，即J23跳线器上T4连S D。由信号S0、S1、M控制其功能状态，详细见下表3—3。 2、实验接线 1、J20,J21,J22,接上短路片， 2、J24，J25，J26接左边； 3、J27,J28 右边； 4、J23 置右边T4选“SD” 5、JA5 置“接通”； 6、JA6 置“手动”； 7、JA3，JA4 置“接通”； 8、JA1,JA2,置“高阻”； 9、JA8 置上面“微地址” 10、EXJ1接BUS3 11、CE、ALU_B 置“1”， 12、299B 置“0”
3、实验步骤 ⑴ 连接实验线 路，仔细查线无误后接通电源。 ⑵ 置数，具体步骤如下： ⑶ 移位，参照上表改变S 0、 S 1、 M 、 299B 的状态，按动手动脉冲开关以产生时钟脉冲T 4，观察移位结果。 四、实验数据 Q08I/O07I/O113I/O26I/O314I/O45I/O515I/O64I/O716Q7 17 OE12OE13S01S119CLK 12CLR 9DS011DS7 18 U34 74LS299 299B`S0S1VCC GND AQ0 AQ7T4 UN1A 74LS08 UN1B 74LS08 UN2A 74LS32 UN2B 74LS32UN2C 74LS32 UN3A 74LS04 M QCY 3 2 1 654 3 2 1 218109 6 54 R4910K VCC CLK 11 D 12S D 10 C D 13 Q 9 Q 8UN5B 74LS74 UN4B UN4C 299B` UN1D 74LS08UN1A 74LS08UN1B 74LS08 UN1C 74LS08 AQ7AQ0 UN3B 74LS32 UN4D UN4E AR T4M S0S1CN4QCY UN2C 74LS08CY UN2A 74LS08UN3B UN3A 74LS3274LS32 CY 56123 312 431234 5 6 45 910 8111011 1213 8910 4 5 6 LZD 0-LZD 7 图3-4 BU SD0--D 7
淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名：《计算机组成原理》 题目：实验一8位算术逻辑运算 实验 班级： 学号： 姓名：
1、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路组成原理。 3）验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。 4）按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。 2、实验设备 ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。 3、实验步骤与源程序 l) 按下列步骤连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。 ⑴ ALUBUS连EXJ3； ⑵ ALUO1连BUS1； ⑶ SJ2连UJ2； ⑷跳线器J23上T4连SD； ⑸ LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边（手动方式)； ⑹ AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平。 2) 用二进制数码开关KD0～KD7向DR1和DR2寄存器置数。方法：关闭ALU输出三态门（ALUB`=1），开启输入三态门（SWB`=0），输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。设置数据开关具体操作步骤图示如下： LDDR1=1 LDDR1=0 说明：LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`四个信号电平由对应的开关LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB 给出，拨在上面为“1”，拨在下面为“0”，电平值由对应的显示灯显示，T4由手动脉冲开关给出。 ⑶检验DR1和DR2中存入的数据是否正确，利用算术逻辑运算功能发生器 74LS181的逻辑功能，即M=1。具体操作为：关闭数据输入三态门SWB`＝1，打开ALU输出三态门ALUB`＝0，当置S3、S2、S1、S0、M为1 1 1 1 1时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示灯显示DR2中的数。 ⑷验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑） 在给定DR1=35、DR2=48的情况下，改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置，观察运算器的输出，填入表2.1.1中，并和理论分析进行比较、验证。。 4、测试数据与实验结果 实验数据记录
3.2 算术逻辑运算部件 1位全加器 n 位并行加法器 ALU 单元 乘、除 法器 运算器 3.2.1 加法单元 若：+1101，+1111 两数相加，且分别放入A 、B 两个寄存器。 0 0 1 1 0 1 （补码、双符号位表示） +） 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 第3位：输入量： Ai(1),Bi(1), C ｉ-1(1) 本位进位 C ｉ ∑ｉ C ｉ-1 A ｉ B ｉ 低位进位 本位操作数 输入、输出量之间的关系式： Σi =（A B i C i-1 (1) C i = A i B i A B i ）C i-1 (2) 根据上式，得出一位全加器的逻辑电路图： 根据（1）式得： 如果三个输人中1的个数为奇数，则本位和为1，否则为0。 根据（2）式得： 当本位的两个输入A i 、B i 均为1时，不管低位有无进位C i-1传来，都必然产生进位C i ；若C i-1为1，只要A i 、B i 中有一个为1，也必然产生进位。 i-1 i-1 i i i i （a ） （b ） 进位链 选择逻 辑控制 移位器 寄存器组 选择器
3.3.1 2并行加法器与进位逻辑结构 一、串行加法器 1.定义：如果每步只求一位和，将n 位加分成n 步实现，这样的加法器称为串行 加法器。 2.组成： 1 个一位全加器 1个移位寄存器：从低到高串行提供操作数相加； 1个寄存器 1个触发器 3.特点：结构简单，速度极慢。 二、并行加法器 1.定义：如果用n 位全加器一步实现n 位相加，即n 位同步相加，这样的加法器称为并行加法器。 2.组成： n 位加法器 并行加法器 串行进位链 进位链 并行进位链 根据（指C i-1 ）输入量提供时间的不同，将进位链分为带串行进位链的并行加法器，带并行进位链的并行加法器。 加法器的运算速度不仅与全加器的运算速度有关，更主要的因素是取决于进位传递速度。 3.进位信号的基本逻辑： C i = A i B i +（A i ）C i-1 令Gi= A i B i 进位产生函数 Pi = A i ，进位传递函数 4.串行进位链 (1)定义：各级进位信号直接依赖于低一级的进位信号 (2)关系式： C 1 = G 1 + P 1C 0 C 2 = G 2 + P 2C 1 C 3 = G 3 + P 3C 2 。。。。。。。。。 C n = G n + P n C n-1 (3)结构图：
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与结构 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 2015-11-1
一、实验目的 1.了解运算器的组成结构； 2.掌握运算器的工作原理。 二、实验逻辑原理图与分析 2.1 实验逻辑原理图及分析 运算器内部含有三个独立运算部件，分别是算术、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。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不在赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩形来实现。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可以实现移位功能，即： ⑴对于逻辑左移或者逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连。而没有同任何输入相连的则输出连接0. ⑵对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。 ⑶对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或者是0填充，具体由相应的指令控制，使用另外的逻辑进位移位总量译码和符号判别， 运算器部件由一片CPLD实现。ALU的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上，另外还有指示灯表明进位标志FC。图中除T4和CLR，其余信号均来自于ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。T4由时序单元的TS4提供,其余控制线号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。
实验二算术运算实验 一、实验目的 1、掌握MASM for Windows 环境下的汇编语言编程环境使用； 2、掌握汇编语言程序设计的基本流程及汇编语言中的二进制、十六进制、十进制、BCD 码的表示形式； 3、掌握汇编语言对多精度十六进制和十进制的编程方法及运算类指令对各状态标志 位的影响及测试方法； 4、掌握无符号数和有符号数运算区别及编程方法; 5、掌握BCD 码调整指令的使用方法 二、软硬件实验环境 1、硬件环境：惠普64 位一体化计算机及局域网； 2、软件环境：windows 8，红蜘蛛管理系统，MASM for Windows。 三、实验基本原理 算术运算实验需要对运行结果进行调试及查看状态字，其相关知识如下。 1) 标志位 在debug调试过程中，标志位用特殊符号表示的，其标志名和状态符号的对照表参照表1所示。 表1标志名和状态符号的对照表参照表 2) 加减法指令 ADD表示加法指令，ADC表示带进位加法指令，SUB表示减法指令，SBB表示带进位减法指令。 3) 乘除法指令 MUL表示无符号数乘法指令，IMUL表示带符号数乘法指令，DIV表示无符号数除法指令，IDIV
表示带符号数除法指令。 4) 符号位扩展指令 CBW表示从字节扩展到字的指令，CWD表示从字扩展到双字的指令。 5) BCD码的调整指令 在进行十进制加减运算时，需要将数据用BCD码表示，还要考虑到是组合BCD码还是非组合BCD码，组合BCD码是用一个字节表示两位十进制数，非组合BCD码是用一个字节表示一位十进制数，对于组合的BCD码加减法运算其结果存放在AL中。 组合的BCD码加法调整指令DAA； 组合的BCD码减法调整指令DAS； 非组合的BCD码加法调整指令AAA； 非组合的BCD码减法调整指令AAS； 乘法的非组合BCD码调整指令AAM； 除法的非组合BCD码调整指令AAD。 8088/8086指令系统提供了实现加、减、乘、除运算指令，可参照表2所示内容。 表2数据类型的数据运算表 四、实验步骤与内容 1) 对于表格中三组无符号数，试编程求这三组数的指定运算结果，并考虑计算结果对标志寄存器中状态标志位的影响： ①实验分析 本实验要求简单，仅对指定三组数进行基本运算。只需使用ADD、SUB、MUL、DIV四个运算命令，并以MOV命令作为数值转移的手段即可。运算结果和状态标志的情况可以通过debug调试中的T命令进行逐步查看。 需要注意的主要有以下几点：
16 位算术逻辑运算实验 一、实验内容 1、实验原理 实验中所用16位运算器数据通路如图3－3所示。其中运算器由四片74LS181以并/串形成16位字长的ALU构成。低8位运算器的输出经过一个三态门74LS245（U33）到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUS1～6中的任一个相连，低8位数据总线通过LZD0～LZD7显示灯显示；高8位运算器的输出经过一个三态门74LS245（U33`）到ALUO1`插座，实验时用8芯排线和高8位数据总线BUSD8～D15插座KBUS1或KBUS2相连，高8位数据总线通过LZD8～LZD15显示灯显示；参与运算的四个数据输入端分别由四个锁存器74LS273（U29、U30、U29`、U30、）锁存，实验时四个锁存器的输入并联后用8芯排线连至外部数据总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中的任一个；参与运算的数据源来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0～EXD7，输入的数据通过LD0～LD7显示。
本实验用到6个主要模块：⑴低8位运算器模块，⑵数据输入并显示模块，⑶数据总线显示模块，⑷功能开关模块（借用微地址输入模块），⑸高8位运算器模块，⑹高8位（扩展）数据总线显示模块。根据实验原理详细接线如下（接线⑴～⑸同实验一）： ⑴ALUBUS连EXJ3； ⑵ALUO1连BUS1； ⑶SJ2连UJ2； ⑷跳线器J23上T4连SD； ⑸LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边（手动方式）； ⑹AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在"1"电平； ⑺ALUBUS`连EXJ2；
计算机组成原理实验二 移位寄存实验 一、实验目的： 1、了解移位寄存器的硬件电路，验证移位控制与寄存的组合功能。 2、利用寄存器进行数据传输。 二、实验要求： 实现寄存器移位操作，了解通用寄存器的运用。 三、实验原理： 移位运算实验原理图 移位运算实验原理如图所示，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，其列表如下： 299—B S 1 S 0 M 功能 0 0 0 任意保持 0 1 0 0 循环右移 0 1 0 1 带进位循环右移 0 0 1 0 循环左移 0 0 1 1 带进位循环左移 任意 1 1 任意装数 四、实验连接： 1.运算器控制信号连接： S0，S1，M，LDCZY，LDR0，/SW-B，/SR-B，/R0-B 2.完成连接并检查无误后接通电源。 五、实验仪器状态设定： 在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键，使LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示本装置已进入手动单元实验状态。 五、实验项目： （一）移位寄存器置数 首先置CBA=000，然后按下面流程操作： 数据开关（01101011）三态门置数 （01101011） 三态门
[CBA=001] [S0=1，S1=1] [CBA=111] [ “按STEP” ] （二）寄存器移位 置CBA=001并输入数据，然后置CBA＝111,参照实验原理中的移位寄存器控制特性表改变S0、S1、M，按动“单步”命令键，实验发现数据移位正确。 （三）移位结果寄存 我们选取R0，把移位寄存器移位后的内容寄存到通用寄存器。 在移位操作后保持CBA=111，S0=0，S1=0，然后令LDR0=1，再按动“单步”命令键，完成移位结果保存。 （四）移位结果读出 置CBA=100，总线指示灯显示R0内容，与上步中存的数一致。 六、实验总结： 通过本次实验的数据和理论分析进行比较、验证，我们验证了移位控制与寄存的组合功能，并熟悉了移位寄存器的数据传输方式。
. '. 计算机专业类课程 实验报告 课程名称：计算机组成原理 学 院：信息与软件工程学院 专 业：软件工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2012 年 12 月 15 日
电子科技大学 实验报告 一、实验名称：8位算术逻辑运算实验 二、实验学时：2 三、实验内容、目的和实验原理： 实验目的： 1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 2.掌握模型机运算器的数据传送通路组成原理。 3.验证74LS181的组合功能。 4.按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。 实验内容： 使用模型机运算器，置入两个数据DR1=35，DR2=48，改变运算器的功能设定，观察运算器的输出，记录到实验表格中，将实验结果对比分析，得出结论。 实验原理： 1.运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
. '. 2.运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。 3.运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存。 4.锁存器的输入连至数据总线，数据开关（INPUT DEVICE）用来给 出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。 5.数据显示灯（BUS UNIT）已和数据总线相连，用来显示数据总线内 容。 实验器材（设备、元器件）：模型机运算器 四、实验步骤： 1. 仔细查看试验箱，按以下步骤连线 1）ALUBUS连EXJ3 2) ALU01连BUS1 3) SJ2连UJ2 4) 跳线器J23上T4连SD 5) LDDR1,LDDR2,ALUB,SWB四个跳线器拨在左边 6) AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平 2. 核对线路，核对正确后接通电源 3. 用二进制数据开关KD0-KD7向DR1和DR2寄存器置入8位运算数据。
1.逻辑运算 （1）S3S2S1S0=0000时，F=A，例如：当A=00010101，B=01101001时 F=00010101； 当A=01011000时，B=01011110时 F=01011000 （2）S3S2S1S0=0001时，F=B，例如： 当A=10110111，B=01110010时 F=01110010 当A=11100011，B=01010110 F=01010110 （3）S3S2S1S0=0010时，F=AB。例如：当A=10110010，B=10010111时 F=10010010 当A=11000011，B=00111100时 F=00000000 （4）S3S2S1S0=0011时，F=A+B。例如：当A=00110101，B=11001010时， F=11111111 当A=01011011，B=11000101时 F=11011111 （5）S3S2S1S0=0100时，F=/A。例如：
当A=00110100，B=11010010时， F=11001011 当A=01001111，B=10100101时 F=10110000 2.移位运算 （1）S3S2S1S0=0101时，F=A逻辑右移B（取低三位）位。例如： 当A=01000101，B=00000010时， F=00010001 当A=01011011，B=00000101时 F=00000010 （2）S3S2S1S0=0110时，F=A逻辑左移B（取低三位）位。例如： 当A=00110101，B=00000011时， F=10101000 当A=01101011，B=00000001时 F=11010110 （3）S3S2S1S0=0111时，F=A算术右移B位。例如：当A=01110101，B=00000010时， F=00011101 当A=01000111，B=00000101时
实验二算术运算类操作实验 (基础与设计） 一、实验要求和目的 1、了解汇编语言中的二进制、十六进制、十进制、BCD 码的表示形式； 2、掌握各类运算类指令对各状态标志位的影响及测试方法； 3、熟悉汇编语言二进制多字节加减法基本指令的使用方法； 4、熟悉无符号数和有符号数乘法和除法指令的使用； 5、掌握符号位扩展指令的使用。 6、掌握BCD 码调整指令的使用方法 二、软硬件环境 1、硬件环境：计算机系统 windows； 2、软件环境：装有MASM、DEBUG、LINK、等应用程序。 三、实验涉及的主要知识 本实验主要进行算术运算程序设计和调试，涉及到的知识点包括： 1．加减法处理指令 主要有加法指令ADD，带进位加法ADC，减法指令SUB，带进位减法指令SBB。 2．乘除法指令和符号位扩展指令 主要有无符号数乘法指令MUL,带符号数乘法指令IMUL,无符号数除法指令DIV,带符号数除法指令IDIV,以及符号位从字节扩展到字的指令CBW 和从字扩展到双字的指令CWD。3．BCD 码的调整指令 主要有非压缩的BCD 码加法调整指令DAA，压缩的BCD 码减法调整指令DAS，非压缩的BCD 码加法调整指令AAA，非压缩的BCD 码减法调整指令AAS，乘法的非压缩BCD码调整指令AAM，除法的非压缩BCD 码调整指令AAD。 8088/8086 指令系统提供了实现加、减、乘、除运算的上述基本指令，可对下表所示的数据类型进行数据运算。 四、实验内容与步骤 1、对于两组无符号数，087H 和034H,0C2H 和5FH，试编程求这两组数的和差积商，并考虑计算结果对标志寄存器中状态标志位的影响。 设计流程：
一.实验目的及要求 (1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 二.实验模块及实验原理 本实验的原理如图1-1-1所示。 运算器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。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个4X4 的矩阵（系统中是一个8X8 的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连, 而没有同任何输入相连的则输出连接0 。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4 位矩阵中使用‘右1 ’和‘左 3 ’对角线来实现右循环 1 位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0 填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。 运算器部件由一片CPLD 实现。ALU的输入和输出通过三态门74LS245 连到CPU 总线上，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘’，表示这两根排针之间是连通的。图中除T4和CLR ，其余信号均来自于ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR 都连接至CON 单元的CLR 按钮。T4由时序单元的TS4 提供（时序单元的介绍见附录二），其余控制信号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。 暂存器A 和暂存器B 的数据能在LED 灯上实时显示，原理如图1-1-3所示（以A0为例，其它相同）。进位标志FC、零标志FZ和数据总线D7…D0的显示原理也是如此。 ALU和外围电路的连接如图1-1-4所示，图中的小方框代表排针座。 运算器的逻辑功能表如表1-1-1所示，其中S3 S2 S1 S0 CN 为控制信号，FC 为进位标志，FZ为运算器零标志，表中功能栏的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。
西华大学数学与计算机学院实验报告 课程名称：计算机组成原理年级：2011级实验成绩： 指导教师：祝昌宇姓名：蒋俊 实验名称：算术逻辑运算单元实验学号：312011*********实验日期：2013-12-15 一、目的 1. 掌握简单运算器的数据传输方式 2. 掌握74LS181的功能和应用 二、实验原理 （1）ALU单元实验构成 1、结构试验箱上的算术逻辑运算单元上的运算器是由运算器由2片74LS181构成8字长的ALU 单元。 2、2片74LS373作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。 3、运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。 （2）ALU单元的工作原理 数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR1。同样，使EDR2为低电平，并且D2CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR2。 算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181构成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。由于DR1、DR2已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181的输出数据也不会发生改变。 输出缓冲器采用74LS244，当控制信号ALU-O为低电平时，74LS244导通，把74LS181的运算结果输出到数据总线；ALU-O为高电平时，74LS244的输出为高阻。
新疆师范大学计算机科学技术学院实验报告 专业：软件工程课程名称：计算机组成原理班级： 14-3班 姓名：王伟学号： 20141602141011 实验地址：数理楼2楼 实验时间：2016.11.10 指导教师签字：成绩： 实验二算术移位运算实验 1．实验目的和要求 （1）掌握移位控制的功能及工作原理。 （2）了解移位寄存器的功能。 2．主要仪器设备 EL-JY-II型计算机组成原理试验系统一套，排线若干。 3．实验原理 移位运算实验电路结构如图 2-1 所示： 图 2-1 移位运算器电路结构 移位寄存器由 EP1K10 实现 T4 为移位时钟，M、S0、S1 为功能选择（见实验二），G_299 为输出控制，低电平时将寄存器的值送上数据总线。CY 为进位单元，对应于 Z 指示灯。DATAL、DATAH 接至数据总线。
4．操作方法与实验步骤 实验连线图如图 2－3 所示。 一、开关控制操作方式实验 （1）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）拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动 CLR，使其指示灯亮。 （3）置数： 置 C-G＝1，299-G＝0，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，M=1 ，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，进位指示灯亮表示进位“Z”已置位。 （4）不带进位移位： 置 299-G＝0，S0=1，S1=0，M=0，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”，
实验二算术逻辑运算实验 一、实验目的 （1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。 （2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。 二、实验原理 1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能 74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。 5V A1 B1 A2 B2 A3 B3 Cn4 F3 BO A0 S3 S2 S1 S0 Cn M F0 F1 F2 GND 图 2-3 74LS181封装图 主要引脚有： （1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 （5）：低端进位接收端。
（6）：高端进位输出端。 （7）M：算数/逻辑功能控制端。 芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、M为0、 为1时，操作结果数据输出端F0—F3上的数据等于第一组操作数据输入端A0—A3上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。当S0—S3、M、 上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或算数运算操作。在加法运算操作时，、进位信号低电平有效；减法运算操作时，、 借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，、进位信号无意义。 2.运算器实验逻辑电路 试验台运算器实验逻辑电路中，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2-4所示。途中算术运算操作时的进位Cy判别进位指示电路；判零Zi和零标志电路指示电路，将在实验三中使用。 第一操作数据由B-DA1(BUS TO DATA1)负脉冲控制信号送入名为DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUS TO DATA2)负脉冲控制信号送入名为DA2的第二操作数据寄存器。74LS181的运算结果数据由（ALU TO BUS）低电平控制信号送总线。S0—S3、M芯片模式控制信号同时与两片74LS181的S0—S3、M端相连，保证二者以同一工作模式工作。实验电路的低端进位接收端Ci与低4位74LS181的相连，用于接收外部进位信号。低4为74LS181的与高4位74LS181的上相连，实现高、低4位之间进位信号的传递。高4位之间进位信号的传递。高4位74LS181的送进位Cy判别和进位指示电路。 表2-1 74LS181 芯片逻辑功能表
课程名称：计算机组成原理专业班级： 学号：201200 学生姓名： 指导教师：闫宏印 2015年06月29日
实验一运算器 【实验目的与要求】 1．掌握运算器的组成、功能及工作原理； 2．验证由74LS181组成的16位ALU的功能，进一步验证带初始进位的ALU的功能； 3. 熟悉运算器执行算术运算操作和逻辑运算操作的具体实现过程。 【实验设备和环境】 本实验使用EL-JY-II型计算机组成原理实验挂箱一组连接线。 【实验内容】 一．实验原理 算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位ALU，四片74LS181以串行方式构成16位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。 三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。 四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。 运算器的结构见图1-1：
图1-1 运算器实验原理 74LS181功能见表1-1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，汉字“加”表示算术加运算，汉字“减”表示算术减运算。 表1-1 74LS181功能表
74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平方式的74LS181的管脚分配和引出端功能符号见图1-2。 图1-2 74LS181的管脚分配和引出端功能 二．实验步骤 1. 实验连线 按图1-3接线图接线，连线时应注意：为了使连线统一，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。
实验一十六位机运算器实验 专业：计算机科学与技术班级：学号：************ 姓名：张三丰实验地点：工A408 实验时间：指导教师： 一、实验目的 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，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。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4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2-3-1中，AXW、BXW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】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。
四、运算器功能编码 表2.3.1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 五、实验连线 K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。然后按下表要求“搭接”部件控制电路。
六、算术运算实验 1.字算术运算 (1)字写操作 按【单拍】按钮按【单拍】按钮 (2)字读操作 (3)字加法与减法运算 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN及总线单元显示AX+BX的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AX－BX的结果。 2.字节算术运算 (1)偶字节写（置数操作） 通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AL和暂存器BL置数，具体操作步骤如下： 按【单拍】按钮按【单拍】按钮 (2)偶字节读操作（运算寄存器AL和BL内容送总线） 关闭AL、BL写使能，令K18=K17=1，按下流程分别读AL、BL。 K18~K17=11 K13~K11=000 (3)字节减法算术运算（不带进位加） 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN及总线单元显示AL+BL的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AL－BL的结果。
实验报告 实验项目：算术逻辑运算实验(试验一) 课程名称：计算机组成原理 姓名：学号同组姓名：学号：实验位置（机号）： 实验日期 实验1.掌握简单运算器的数据传送通路 目的2.验证运算器功能发生器（74LS181）的组合功能 3.验证带进为控制的算术运算器功能发生器（74LS181）的功能 4.按指定的数据完成几种制定的算术运算 5.验证移位控制的组合功能 实验YY-Z02计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。设备 实验 内容1.实验原理 （算 运算器实验原理图 法、 程 T4______ ALU-B 序、
_____ _____ 进位CyCn 步骤 299-B 判零_____ M 74LS2 电路CyNCn 和方 S0 99 ALU S1 法） (74LS181) S2 S3 _____I/O-RINPUT Ai =“0”B-DA1DA1 (74LS273)DA2
(74LS273)B-DA2 实验中所用的运算器数据通路图如图1-1所示，算术逻辑实验接线图如图1-2所示。图中所示的是由两片段74LS181芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低压4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端C（n+4）与高芯片的进位输入端CN相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0~S3和M各自相连。 2.实验步骤 1)算数逻辑运算 i.输入单元置数一 ii.设置I/O-R# = 0 iii.ALU-B# =1 iv.B-DA1 _|￣|_将输入单元的输入数据存入DA1中 v.输入单元置数据二 vi.B-DA2 _|￣|_将数据存入DA2中 vii.设置S 3 -------S 0、M、Cn根据要求按照定义操作设置完成运算viii. ix. x.I/O-R# = 1 ALU-B = 0运算结果送总线 IO-W￣|＿|￣总线数据送显示单元显示 数据1.算数逻辑运算