电子科技大学通信与信息工程学院标准实验报告
实验）课程名称DSP 设计与实现
电子科技大学教务处制表
电子科技大学
实验报告
一、实验室名称：DSP 实验室
二、实验项目名称：基本算术运算
三、实验学时：4
四、实验原理：
（1）定点DSP 中数据表示方法
C54X 是16 位的定点DSP。一个16 位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表示一
个小数。当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示20，D1 位表示21，次高位（D14）表
示214。如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0 表示正数， 1 表示负数。例如，07FFFH表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH表示最大的负数-1（负数用 2 的补码方式显示）。当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，而最高位（D15）表示符
号位。这样次高位（D14）表示2 1，然后是2 2，最低位（D0）表示2 15。所以04000H 表示小数0.5 ，01000H表示小数2 3 0.125 ，而0001H表示16 位定点DSP能表示的最小的小数（有符号）2 15=0.000030517578125 。在后面的实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。在C54X中，将一个小数用16 位定点格式来表示的方法是用215乘以该小数，然后取整。
从上面的分析可以看出，在DSP中一个16 进制的数可以表示不同的十进制数，或者是
整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘除时，
系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。
2）实现16 定点加法
C54X 中提供了多条用于加法的指令，如ADD ，ADDC ，ADDM 和ADDS 。其中ADDS
用于无符号数的加法运算， ADDC 用于带进位的加法运算 （如 32位扩展精度加法） ，而ADDM 专用于立即数的加法。 ADD 指令的寻址方式很多，其详细使用说明请参考
《 TMS320C54X 实用教程》。在本实验中，我们使用下列代码来说明加法运算：
ld temp1,a
；将变量 temp1 装入寄存器 A add temp2,a ；将变量 temp2 与寄存器 A 相加，结果放入 A 中
stl a,add_result ；将结果（低 16 位）存入变量 add_result 中。
注意，这里完成计算 temp3=temp1+temp2 ，我们没有特意考虑 temp1 和 temp2 是整数还是小 数，在加法和下面的减法中整数运算和定点的小数运算都是一样的。
（3） 实现 16 位定点减法
C54X 中提供了多条用于减法的指令，如 SUB ，SUBB ，SUBC 和 SUBS 。其中 SUBS
用于无符号数的减法运算， SUBB 用于带进位的减法运算（如 32 位扩展精度的减法） ，而 SUBC 为移位减， DSP 中的除法就是用该指令来实现的。 SUB 指令与 ADD 指令一样，有许 多的寻址方式，其详细使用说明请参考《 TMS320C54X 实用教程》。在本实验中，我们使用 下列代码来说明减法运算：
；将变量 temp3 左移 16 位同时变量 temp1 也左移 16 位，然后 ；相
减，结果放入寄存器 B （高 16 位）中，同时 ar2 加 1。 ；将相减的结果（高 16 位）存入变量 sub_result 。
4） 实现 16 定点整数乘法
在 C54X 中提供了大量的乘法运算指令，其结果都是 32 位，放在 A 或 B 寄存器中。 乘
数在 C54X 的乘法指令很灵活，可以是 T 寄存器、立即数、存贮单元和 A 或 B 寄存器 的高 16 位。有关乘法指令的详细使用说明请参考《 TMS320C54X 实用教程》。在 C54X 中，一般对数据的处理都当做有符号数，如果是无符号数乘时，请使用 MPYU 指令。这 是一条专用于无符号数乘法运算的指令，而其它指令都是有符号数的乘法。在本实验中， 我们使用下列代码来说明整数乘法运算：
rsbx FRCT
；清 FRCT 标志，准备整数乘 ld temp1,T ；将变量 temp1 装入 T 寄存器
mpy temp2,a ；完成 temp2*temp1 ，结果放入 A 寄存器（ 32 位） 例如，当 temp1=1234H （十进制的 4660），temp2=9876H （十进制的 -26506），乘法的结果 在 A 寄存器中为 0F8A343F8H （十进制的 -123517960）。这是一个 32 位的结果，需要两个 内存单元来存放结果：
sth a,mpy_I_h ；将结果（高 16 位）存入变量 mpy_I_h
stm #temp1,ar3
；将变量 temp1 的地址装入 ar3 寄存器 stm #temp3,ar2 ；将变量 temp3 的地址装入 ar3 寄存器
sub * ar2+, *ar3,b sth b,sub_result
stl a,mpy_I_l ；将结果（低16 位）存入变量mpy_I_l
当temp1=10H （十进制的16），temp2=05H （十进制的5），乘法结果在 A 寄存器中为00000050H （十进制的80）。对于这种情况，仅仅需要保存低16 位即可：
stl a,mpy_I_l ；将结果（低16 位）存入变量mpy_I_l
5）实现16 定点小数乘法
在C54X 中，小数的乘法与整数乘法基本一致，只是由于两个有符号的小数相乘，其结果的小数点的位置在次高的后面，所以必须左移一位，才能得到正确的结果。C54X 中提供了一个状态位FRCT ，将其设置为 1 时，系统自动将乘积结果左移移位。但注意整数乘法时不能这样处理，所以上面的实验中一开始便将FRCT 清除。两个小数（16 位）相乘后结果为32位，如果精度允许的话，可以只存高16位，将低16 位丢弃，这样仍可得到16 位的结果。在本实验中，我们使用下列代码来说明小数乘法运算：
ssbx FRCT；FRCT=1 ，准备小数乘法
ld temp1,16,a；将变量temp1 装入寄存器 A 的高16 位
mpya temp2；完成temp2 乘寄存器 A 的高16 位，结果在 B 中，同
；将temp2 装入T 寄存器
sth b,mpy_f；将乘积结果的高16 位存入变量mpy_f
例如，temp1=temp2=4000H （十进制的0.5 ），两数相乘后结果为20000000 （十进制的
2
2 2=0.25）。再如，temp1=0ccdH （十进制的0.1），temp2=0599aH （十进制的0.7），两数相乘后 B 寄存器的内容为08f5f0a4H （十进制的0.07000549323857 ）。如果仅保存结果的高16 位08f5H（十进制的0.0699768066406
3 ）。有时为了提高精度，可以使用RND 或使用MPYR 指令对低16 位做四舍五入的处理。
（6）实现16 定点整数除法
在C54X 中没有提供专门的除法指令，一般有两种方法来完成除法。一种是用乘法来
代替，除以某个数相当于乘以其倒数，所以先求出其倒数，然后相乘。这种方法对于除以常
数特别适用。另一种方法是使用SUBC 指令，重复16 次减法完成除法运算。下面我们以temp1/temp2 为例，说明如何使用SUBC 指令实现整数除法。其中变量temp1 为被除数，temp2 为除数，结果即商存放在变量temp3 中。在完成整数除法时，先判断结果的符号。方法是将两数相乘，保存A 或B 的高16 位以便判断结果的符号。然后只做两个正数的除法，最后修正结果的符号。为了实现两个数相除，先将被除数装入 A 或 B 的低16 位，接着重复执行SUBC 指令，用除数重复减16 次后，除法运算的商在累加器的低16 位，余数在高16 位。详细代码如下：
；将被除数装入T 寄存器
；除数与被除数相乘，结果放入 A 寄存器
；将除数temp2 装入 B 寄存器的低16 位；求绝对值
；将 B 寄存器的低16 位存回temp2
；将被除数temp1 装入 B 寄存器的低16 位；求绝对值
；重复SUBC 指令16 次
；使用SUBC 指令完成除法运算；延时跳转，先执行下面两条指令，
然后判断A，若A>0 ，则
；跳转到标号div_end ，结束除法运算
；将商（ B 寄存器的低16 位）存入变量quot_i
；将余数（ B 寄存器的高16 位）存入变量remain_i ；若两数相乘
的结果为负，则商也应为负。先将 B 寄存器清0 ；将商反号
；存回变量quot_i 中
div_end:
上面给出的是整数除法的通用程序，在实际应用中可以根据具体情况
做简化。如正数除法可以直接将被除数temp1 装入 B 寄存器的低16 位，然后用SUBC 指令循环减除数temp2，减完后B寄存器中低16位为商，高16位为余数，不用判断符号，从而节省时间。例如temp1=10H （十进制的16），temp2=5，两数相除后商为3（在 B 寄存器的低16 位），余数为1（在 B 寄存器的高16 位）。
（7）实现16 定点小数除法
在C54X 中实现16 位的小数除法与前面的整数除法基本一致，也是使用循环的SUBC 指令来完成。但有两点需要注意：第一，小数除法的结果一定是小数（小于1），所以被除数一定小于除数。这与整数除法正好相反。所以在执行SUBC 指令前，应将被除数装入A 或B 寄存器的高16 位，而不是低16 位。其结果的格式与整数除法一样， A 或 B 寄存器的高16 位为余数，低16 位为商。第二，与小数乘法一样，应考虑符号位对结果小数点的影响。所以应对商右移一位，得到正确的有符号数。其详细代码如下：
ld temp1,T；将被除数装入T 寄存器
mpy temp2,A；除数与被除数相乘，结果放入 A 寄存器
ld temp2,B；将除数temp2 装入 B 寄存器的低16 位
abs B；求绝对值
stl B,temp2；将 B 寄存器的低16 位存回temp2
ld temp1,16
，B ；将被除数temp1 装入 B 寄存器的高16 位
abs B；求绝对值
rpt#15；重复SUBC 指令16 次
subc temp2,b；使用SUBC 指令完成除法运算
and#0ffffh,B；将 B 寄存器的高16 位清为0。这时余数被
丢弃，仅保留商
bcd div_end,agt；延时跳转，先执行下面两条指令，然后判断
；跳转到标号div_end ，结束除法运算A，若A>0 ，则
ld temp1,T mpy temp2,A
ld temp2,B abs B
stl B,temp2
ld temp1,B abs B
rpt#15
subc temp2,b bcd div_end,agt
stl B,quot_i sth B,remain_i xor B
sub quot_i,B
stl B,quot_i
stl B,-1 ，quot_f；将商右移一位后存入变量quot_f ，右移是为了修正符号位
xor B；若两数相乘的结果为负，则商也应为负。先
将B 寄存器清0
sub quot_f,B；将商反号
stl B,quot_f；存回变量quot_f 中
div_end:
注意，上面的C54X 的16 位定点有符号小数除法通用程序没有保留余数，商保存在变量temp3 中。举一个例子，当temp1=2cccH（十进制的0.35），temp2=55c2H （十进制的0.67 ），两数相除的结果为temp3=42dcH （十进制的0x42dc 2150.52233 ）。
五、实验目的：
用定点DSP实现16 位定点加、减、乘、除运算的基本方法和编程技巧。
六、实验内容：
本实验需要使用C54X 汇编语言实现加、减、乘、除的基本运算，并通过DES 的存贮器显示窗口观察结果。实验分两步完成：（1）.编写实验程序代码
本实验的汇编源程序代码主要分为六个部分：加法、减法、整数乘法、小数乘法、整数
除法和小数除法。每个部分后面都有一条需要加断点的标志语句：
nop
当执行到这条加了断点的语句时，程序将自动暂停。这时你可以通过“存贮器窗口”检查计算结果。当然你看到的结果都是十六进制的数。实验源程序请参见第 5 部分。
（2）.在simulator 上调试运行，并观察结果
七、实验器材（设备、元器件）：
Windows7系统计算机，CCS软件3.3版本
八、实验步骤：
在完成实验程序代码的输入，并使用汇编批处理ASM.BAT 进行编译并连接后，就可以在simulator 上调试运行。步骤如下：
a. 启动simulator 实验系统软件sim54Xw.exe 。
b. 在调试界面的左下脚命令行栏输入load exer1.out，或单击菜单栏下面的“ Load”选
一、实验目的 1. 通过本次实验回忆并熟悉MATLAB这个软件。 2. 通过本次实验学会如何利用MATLAB进行序列的简单运算。 3. 通过本次实验深刻理解理论课上的数字信号处理的一个常见方法——对时刻n的样本附近的一些样本求平均，产生所需的输出信号。 3. 通过振幅调制信号的产生来理解载波信号与调制信号之间的关系。 二、实验内容 1. 编写程序在MATLAB中实现从被加性噪声污染的信号中移除噪声的算法，本次试验采用三点滑动平均算法，可直接输入程序P1.5。 2. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.31-Q1.33的问题，加深对算法思想的理解。 3. 编写程序在MATLAB中实现振幅调制信号产生的算法，可直接输入程序P1.6。 4. 通过运行程序得出的结果回答习题Q1.34-Q1.35的问题，加深对算法思想的理解。 三、主要算法与程序 1. 三点滑动平均算法的核心程序： %程序P1.5 %通过平均的信号平滑 clf; R=51; d=0.8*(rand(R,1)-0.5);%产生随噪声 m=0:R-1; s=2*m.*(0.9.^m);%产生为污染的信号 x=s+d';%产生被噪音污染的信号 subplot(2,1,1); plot(m,d','r-',m,s,'g--',m,x,'b-.');
xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); legend('d[n]','s[n]','x[n]'); x1=[0 0 x];x2=[0 x 0];x3=[x 0 0]; y=(x1+x2+x3)/3; subplot(2,1,2); plot(m,y(2:R+1),'r-',m,s,'g--'); legend('y[n]','s[n]'); xlabel('时间序号n');ylabel('振幅'); 2. 振幅调制信号的产生核心程序：（由于要几个结果，因此利用subplot函数画图） %程序P1.6 %振幅调制信号的产生 n=0:100; m=0.1;fH=0.1;fL=0.01; m1=0.3;fH1=0.3;fL1=0.03; xH=sin(2*pi*fH*n); xL=sin(2*pi*fL*n); y=(1+m*xL).*xH; xH1=sin(2*pi*fH1*n); xL1=sin(2*pi*fL1*n); y1=(1+m1*xL).*xH; y2=(1+m*xL).*xH1; y3=(1+m*xL1).*xH; subplot(2,2,1); stem(n,y); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.1;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,2); stem(n,y1); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.1;fL=0.01;'); subplot(2,2,3); stem(n,y2); grid; xlabel('时间序号n');ylabel('振幅');title('m=0.3;fH=0.3;fL=0.01;'); subplot(2,2,4); stem(n,y3); grid;
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （ 2012 —2013 学年第二学期） 一、实验目的 1．了解图像的算术运算在数字图像处理中的初步应用。 2．体会图像算术运算处理的过程和处理前后图像的变化。 二、实验原理 图像的代数运算是图像的标准算术操作的实现方法，是两幅输入图像之间进行的点对点的加、减、乘、除运算后得到输出图像的过程。如果输入图像为A(x,y)和B(x,y)，输出图像为C(x,y)，则图像的代数运算有如下四种形式： C(x,y) = A(x,y) + B(x,y) C(x,y) = A(x,y) - B(x,y) C(x,y) = A(x,y) * B(x,y) C(x,y) = A(x,y) / B(x,y) 图像的代数运算在图像处理中有着广泛的应用，它除了可以实现自身所需的算术操作，还能为许多复杂的图像处理提供准备。例如，图像减法就可以用来检测同一场景或物体生产的两幅或多幅图像的误差。 使用MATLAB的基本算术符(+、-、*、/ 等)可以执行图像的算术操作，但是在此之前必须将图像转换为适合进行基本操作的双精度类型。为了更方便地对图像进行操作，MATLAB图像处理工具箱包含了一个能够实现所有非稀疏数值数据的算术操作的函数集合。下表列举了所有图像处理工具箱中的图像代数运算函数。
表2-1 图像处理工具箱中的代数运算函数 能够接受uint8和uint16数据，并返回相同格式的图像结果。虽然在函数执行过程中元素是以双精度进行计算的，但是MATLAB工作平台并不会将图像转换为双精度类型。 代数运算的结果很容易超出数据类型允许的范围。例如，uint8数据能够存储的最大数值是255，各种代数运算尤其是乘法运算的结果很容易超过这个数值，有时代数操作（主要是除法运算）也会产生不能用整数描述的分数结果。图像的代数运算函数使用以下截取规则使运算结果符合数据范围的要求：超出数据范围的整型数据将被截取为数据范围的极值，分数结果将被四舍五入。例如，如果数据类型是uint8，那么大于255的结果（包括无穷大inf）将被设置为255。 注意：无论进行哪一种代数运算都要保证两幅输入图像的大小相等，且类型相同。三、实验步骤 1．图像的加法运算 图像相加一般用于对同一场景的多幅图像求平均效果，以便有效地降低具有叠加性质的随机噪声。直接采集的图像品质一般都较好，不需要进行加法运算处理，但是对于那些经过长距离模拟通讯方式传送的图像（如卫星图像），这种处理是必不可少的。 在MATLAB中，如果要进行两幅图像的加法，或者给一幅图像加上一个常数，可以调用imadd函数来实现。imadd函数将某一幅输入图像的每一个像素值与另一幅图像相应的像素值相加，返回相应的像素值之和作为输出图像。imadd函数的调用格式如下：Z = imadd（X，Y） 其中，X和Y表示需要相加的两幅图像，返回值Z表示得到的加法操作结果。 图像加法在图像处理中应用非常广泛。例如，以下代码使用加法操作将图2.1中的(a)、(b)两幅图像叠加在一起： I = imread(‘rice.tif’)； J = imread(‘cameraman.tif’)； K = imadd(I,J)； imshow(K)； 叠加结果如图2.2所示。
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：
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： 1.在进行加法和乘法运算时，会出现对高位的进位扩展。因此，在记录结
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
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；
实验一 连续时间系统的时域和频域分析相关MATLAB 函数1.设描述连续时间系统的微分方程为：)()()()()()()()(01)1(1)(01)1(1)(t f b t f b t f b t f b t y a t y a t y a t y a m m m m n n n n +'+++=+'+++---- 则可用向量和表示该系统，即 a b ] ,,,,[011a a a a a n n -=],,,,[011b b b b b m m -=注意，向量和的元素一定要以微分方程时间求导的降幂次序排列，且缺项要用0补齐。a b 如微分方程)()()(2)(3)(t f t f t y t y t y +''=+'+''表示该系统的向量为 ]2 3 1[=a ]1 0 1[=b （1）求解冲激响应：impulse()函数impulse()函数有以下四种调用格式： ① impulse(b,a) 该调用格式以默认方式绘制由向量和定义的连续时间系统的冲激响应的时域波形。a b ② impulse(b,a,t)该调用格式绘制由向量和定义的连续时间系统在时间范围内的冲激响应的时a b t ~0域波形。③ impulse(b,a, t1:p:t2)该调用格式绘制由向量和定义的连续时间系统在时间范围内，且以时间间a b 21~t t 隔均匀抽样的冲激响应的时域波形。p ④ y=impulse(b,a,t1:p:t2)该调用格式并不绘制系统冲激响应的波形，而是求出由向量和定义的连续时间系a b 统在时间范围内以时间间隔均匀抽样的系统冲激响应的数值解。21~t t p （2）求解阶跃响应：step()函数 step()函数也有四种调用格式：① step(b,a) ② step(b,a,t) ③ step(b,a, t1:p:t2) ④ y=step(b,a,t1:p:t2) 上述调用格式的功能与impulse()函数完全相同。
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：
电子科技大学通信与信息工程学院标准实验报告 （实验）课程名称DSP设计与实现 电子科技大学教务处制表
电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 一、实验室名称：DSP 实验室 二、实验项目名称：基本算术运算 三、实验学时：4 四、实验原理： （1） 定点DSP 中数据表示方法 C54X 是16位的定点DSP 。一个16位的二进制数既可以表示一个整数，也可以表示一个小数。当它表示一个整数时，其最低位（D0）表示02，D1位表示12，次高位（D14）表示142。如果表示一个有符号数时，最高位（D15）为符号位，0表示正数，1表示负数。例如，07FFFH 表示最大的正数32767（十进制），而0FFFFH 表示最大的负数-1（负数用2的补码方式显示）。当需要表示小数时，小数点的位置始终在最高位后，而最高位（D15）表示符号位。这样次高位（D14）表示12-，然后是22-，最低位（D0）表示152 -。所以04000H 表示小数0.5，01000H 表示小数125.02 3=-，而0001H 表示16位定点DSP 能表示的最小的小数（有符号）152-=0.8125。在后面的实验中，除非有特别说明，我们指的都是有符号数。 在C54X 中，将一个小数用16位定点格式来表示的方法是用152乘以该小数，然后取整。 从上面的分析可以看出，在DSP 中一个16进制的数可以表示不同的十进制数，或者是整数，或者是小数（如果表示小数，必定小于1），但仅仅是在做整数乘除或小数乘除时，系统对它们的处理才是有所区别的，而在加减运算时，系统都当成整数来处理。 （2） 实现16定点加法 C54X 中提供了多条用于加法的指令，如ADD ，ADDC ，ADDM 和ADDS 。其中ADDS 用于无符号数的加法运算，ADDC 用于带进位的加法运算（如32位扩展精度加法），而ADDM
实验一8位算术逻辑运算实验 一、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。 二、实验内容 1、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示。其中运算器由两片74LS181以并／串形成8位字长的ALU构成。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BUSl~6中的任一个相连，内部数据总线通过LZDO～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJl～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于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，通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。 图1.1中算术逻辑运算功能发生器74LS18l（U3l、U32）的功能控制信号S3、S2、Sl、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2，以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSl8l （U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDRl、LDDR2、ALUB’、SWB’以手动方式用二进制开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB’、SWB’为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。 另有信号T4为脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。 2、实验接线
武汉工程大学 数字信号处理实验报告 姓名：周权 学号：1204140228 班级：通信工程02
一、实验设备 计算机，MATLAB语言环境。 二、实验基础理论 1.序列的相关概念 2.常见序列 3.序列的基本运算 4.离散傅里叶变换的相关概念 5.Z变换的相关概念 三、实验内容与步骤 1.离散时间信号（序列）的产生 利用MATLAB语言编程产生和绘制单位样值信号、单位阶跃序列、指数序列、正弦序列及随机离散信号的波形表示。 四实验目的 认识常用的各种信号，理解其数字表达式和波形表示，掌握在计算机中生成及绘制数字信号波形的方法，掌握序列的简单运算及计算机实现与作用，理解离散时间傅里叶变换，Z变换及它们的性质和信号的频域分
实验一离散时间信号（序列）的产生 代码一 单位样值 x=2; y=1; stem(x,y); title('单位样值 ') 单位阶跃序列 n0=0; n1=-10; n2=10; n=[n1:n2]; x=[(n-n0)>=0]; stem(n,x); xlabel('n'); ylabel('x{n}'); title('单位阶跃序列');
实指数序列 n=[0:10]; x=(0.5).^n; stem(n,x); xlabel('n'); ylabel('x{n}'); title('实指数序列');
正弦序列 n=[-100:100]; x=2*sin(0.05*pi*n); stem(n,x); xlabel('n'); ylabel('x{n}'); title('正弦序列');
随机序列 n=[1:10]; x=rand(1,10); subplot(221); stem(n,x); xlabel('n'); ylabel('x{n}'); title('随机序列');
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。
实验三16位算术逻辑运算实验 一、实验目的 1、掌握16位运算器的数据传送通路组成原理。 2、进一步验证算术逻辑运算功能发生器74LS181的组合功能。 3、按要求和给出的数据完成几种指定的算术逻辑运算。 二、实验内容 1、实验原理 16位运算器数据通路如图2-1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。 2、实验接线 本实验需用到6个主要模块： ①低8位运算器模块；②数据输入并显示模块；③数据总线显示模块； ④功能开关模块（借用微地址输入模块）；⑤高8位运算器模；， ⑥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①～⑤同实验一）： ①ALUBUS连EXJ3； ②ALUO1连BUS1； ③SJ2连UJ2； ④跳线器J23上T4连SD； ⑤LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨至左侧（手动方式）； ⑥AR跳线器拨至左侧，同时开关AR拨至“1”电平； ⑦ALUBUS`连EXJ2； ⑧ALUO1`连KBUS1；
实验一 离散时间信号分析 班级 信息131班 学号 201312030103 姓名 陈娇 日期 一、实验目的 掌握两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等基本运算。 二、实验原理 1．序列的基本概念 离散时间信号在数学上可用时间序列)}({n x 来表示，其中)(n x 代表序列的第n 个数字，n 代表时间的序列，n 的取值范围为+∞<<∞-n 的整数，n 取其它值)(n x 没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号)(t x a 进行等间隔采样，采样间隔为T ，得到)}({nT x a 一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。 2．常用序列 常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样）） （n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)(n R N 、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。 3．序列的基本运算 序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4．序列的卷积运算 ∑∞ -∞==-= m n h n x m n h m x n y )(*)()()()( 上式的运算关系称为卷积运算，式中代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。 （1）反褶：先将)(n x 和)(n h 的变量n 换成m ，变成)(m x 和)(m h ，再将)(m h 以纵轴为对称轴反褶成)(m h -。
（2）移位：将)(m h -移位n ，得)(m n h -。当n 为正数时，右移n 位；当n 为负数时，左移n 位。 （3）相乘：将)(m n h -和)(m x 的对应点值相乘。 （4）求和：将以上所有对应点的乘积累加起来，即得)(n y 。 三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容 （1）用Matlab 或C 语言编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序； （2）画出两个序列运算以后的图形； （3）对结果进行分析； （4）完成实验报告。 五、实验结果 六、实验总结
. '. 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。
16位算术逻辑运算实验 、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BUSDO?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EXDO 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。
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） ALUBUS 连 EXJ3; ALUO1 连 BUS1; SJ2连 UJ2; 跳线器J23上T4连SD ; 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、实验接线 I- UUCF rN7L-H-3 一 i w 讥弟-丄= …… Bpkb w-1 Sr. iL 軋. 吧 n “H ■■ : U X ““期扣甫 LU ^ — —^1 ■ B ■ H- I ■ J I ■E; K Kppn L Kr 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 竺誥壬 巨
实验一 MATLAB 仿真软件的基本操作命令和使用方法 实验容 1、帮助命令 使用 help 命令，查找 sqrt （开方）函数的使用方法； 2、MATLAB 命令窗口 （1）在MATLAB 命令窗口直接输入命令行计算3 1)5.0sin(21+=πy 的值； （2）求多项式 p(x) = x3 + 2x+ 4的根； 3、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知 A=[1 2;3 4]， B=[5 5;7 8]，求 A^2*B
（2）矩阵的行列式 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]，求A' 已知B=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i], 求B.' , B' （4）特征值、特征向量、特征多项式 已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ，求矩阵A的特征值、特征向量、特征多项式；
（5）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]；求A 中第3 列前2 个元素；A 中所有列第2，3 行的元素； 4、Matlab 基本编程方法 （1）编写命令文件：计算1+2+…+n<2000 时的最大n 值；
（2）编写函数文件：分别用for 和while 循环结构编写程序，求 2 的0 到15 次幂的和。
5、MATLAB基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线 y=cos(t)，t∈[0，2π]
（2）在同一坐标系中绘制余弦曲线 y=cos(t-0.25)和正弦曲线 y=sin(t-0.5)， t∈[0，2π] （3）绘制[0，4π]区间上的 x1=10sint 曲线，并要求： （a）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （b）坐标轴控制：显示围、刻度线、比例、网络线 （c）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； >> clear;
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
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
计算机组成原理实验指导书 李翠玉主编 沈阳工业大学 2010年8月
前言 计算机组成原理是计算机科学与技术及相关专业的一门专业基础课，是工程性、技术性和实践性都非常强的一门课程，不仅在开展理论教学中讲授计算机的基本组成与工作原理的基础知识的同时，还要重视实践教学环节以训练学生一定的硬件实践动手能力。 计算机组成原理实验是利用中大规模集成电路等器件，对组成计算机的各相关部件进行逻辑设计、连线及测试。在实验过程中，通过对各部件的实现原理进行逻辑设计，经过对器件的选择及连线、编译、仿真等工作后，对于设计出的各个部件进行正确性测试。 本实验实践环节在课程教学内容基础上提出基础实验和深度更广、综合性更强的设计性实验，要求学生通过基本实验验证运算器的算术逻辑运算、存储器的读写操作和寄存器、存储器、外设之间的数据传送通路等内容。在设计性实验中给出设计要求和设计思路，由学生自行设计和调试，独立完成，加深学生对计算机的组成原理和指令在计算机中运行过程的理解，学生可体验设计一个简单计算机模型的方案、通过微指令、微程序的设计实现计算机的基本功能、不断调试最终达到设计要求的全过程。课程实验环节的目的是帮助学生系统地掌握计算机中的运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令的控制存储器等硬件组成的相关知识，实现知识融会贯通的目的。 通过实验使学生在实际操作中加深对计算机硬件组成与设计、指令的调试和运行维护等多方面的技能，同时训练一定的实验动手能力。也使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，制定了一些实验项目。 本书由李翠玉主编，由于作者水平有限，加之时间紧迫，书中难免有疏漏之处，请广大读者批评指正。 作者 2010年8月