实验二 运算器实验

运算器实验实验报告一、实验目的运算器是计算机中进行算术和逻辑运算的部件，本次实验的目的在于深入理解运算器的工作原理，掌握其基本结构和功能，并通过实际操作和测试，提高对计算机硬件系统的认识和实践能力。

二、实验设备本次实验所使用的设备包括：计算机、数字逻辑实验箱、导线若干等。

三、实验原理运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据通路和控制逻辑等组成。

ALU 是运算器的核心部件，能够执行加法、减法、乘法、除法等算术运算以及与、或、非等逻辑运算。

寄存器用于存储参与运算的数据和运算结果，数据通路负责在各部件之间传输数据，控制逻辑则根据指令控制运算器的操作。

在本次实验中，我们采用数字逻辑电路来构建运算器的基本功能单元，并通过连线和设置控制信号来实现不同的运算操作。

四、实验内容1、算术运算实验（1）加法运算首先，将两个 8 位二进制数分别输入到两个寄存器中，然后通过控制信号使 ALU 执行加法运算，将结果存储在另一个寄存器中，并通过数码管显示出来。

通过改变输入的数值，多次进行加法运算，观察结果是否正确。

（2）减法运算与加法运算类似，将两个 8 位二进制数输入到寄存器中，使 ALU 执行减法运算，观察结果的正确性。

2、逻辑运算实验（1）与运算输入两个 8 位二进制数，控制 ALU 进行与运算，查看结果。

（2）或运算同样输入两个 8 位二进制数，进行或运算并验证结果。

（3）非运算对一个 8 位二进制数进行非运算，观察输出结果。

3、移位运算实验（1）逻辑左移将一个 8 位二进制数进行逻辑左移操作，观察移位后的结果。

（2）逻辑右移执行逻辑右移操作，对比移位前后的数据。

五、实验步骤1、连接实验设备按照实验箱的说明书，将计算机与数字逻辑实验箱正确连接，并接通电源。

2、构建电路根据实验要求，使用导线将数字逻辑芯片连接起来，构建运算器的电路结构。

3、输入数据通过实验箱上的开关或按键，将待运算的数据输入到相应的寄存器中。

运算器实验报告运算器实验报告引言：运算器是一种能够进行数学运算的装置，它是计算机的核心组成部分之一。

在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的运算器来深入了解其工作原理和运算过程。

通过实践，我们可以更好地理解计算机的运算逻辑，并掌握一些基本的计算机原理。

一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建运算器，了解其内部结构和运算过程，培养我们的动手能力和解决问题的能力。

同时，通过实验，我们还可以加深对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下基础。

二、实验材料和方法1. 实验材料：- 逻辑门芯片（与门、或门、非门等）- 连线- 电源- 开关- LED灯2. 实验方法：- 按照实验指导书的要求，依次连接逻辑门芯片、连线、开关和LED灯。

- 打开电源，观察LED灯的亮灭情况，记录实验结果。

- 根据实验结果，分析运算器的工作原理和运算过程。

三、实验结果与分析在实验过程中，我们按照指导书的要求，搭建了一个简单的运算器。

通过观察LED灯的亮灭情况，我们可以判断运算器是否正常工作。

在实验中，我们进行了加法、减法、乘法和除法等运算，记录了实验结果。

通过分析实验结果，我们可以发现运算器的工作原理和运算过程。

在加法运算中，我们使用了与门和或门来实现进位和求和的功能。

在减法运算中，我们使用了与门和非门来实现借位和求差的功能。

在乘法和除法运算中，我们通过多次加法和减法运算来实现。

四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了运算器的工作原理和运算过程。

我们通过搭建运算器，实际操作了逻辑门芯片、连线、开关和LED灯等实验材料，培养了我们的动手能力和解决问题的能力。

同时，我们还加深了对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下了基础。

在今后的学习中，我们可以进一步深入研究运算器的原理和应用，探索更复杂的运算过程和算法。

通过不断学习和实践，我们可以提高自己的计算机技术水平，为科学研究和工程应用做出更大的贡献。

总之，本次实验是一次非常有意义的实践活动。

运算器实验总结一、引言在现代科技高度发展的今天，计算机已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。

而计算机的核心部件之一就是运算器。

运算器作为计算机的“大脑”，起着重要的计算和控制作用。

本文将对运算器实验进行总结，包括实验目的、实验过程和实验结果等内容。

二、实验目的运算器实验的目的是通过设计和实现一个简单的运算器电路，加深对计算机运算原理的理解，以及培养学生的动手能力和解决问题的能力。

三、实验过程运算器实验分为设计和搭建电路两个步骤。

1. 设计在实验开始之前，我们需要根据运算器的功能需求，设计出运算器电路的逻辑结构。

运算器一般包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)等组成部分。

我们可以根据实验要求，设计出适合的运算器结构。

2. 搭建电路在设计完成后，就可以开始搭建运算器电路了。

首先，我们需要根据设计图纸，准备所需的电子元件，如逻辑门、开关和触发器等。

然后，按照电路图的连接顺序，一步一步地将电子元件连接起来，形成一个完整的运算器电路。

3. 调试与测试搭建完成后，需要经过调试和测试来确保电路的正常工作。

我们可以通过给电路输入不同的二进制数值，观察电路输出是否符合预期结果来判断电路的正确性。

如果出现问题，可以逐步检查电路连接是否正确，是否存在元件损坏等情况。

四、实验结果经过设计、搭建和调试测试，最终我们得到了一个正常工作的运算器电路。

在测试过程中，我们对电路进行了多组输入输出的验证，结果表明电路正常。

通过我们的运算器，可以完成四则运算、逻辑运算等基本运算需求。

五、实验启示通过这次运算器实验，我们收获了很多。

首先是对计算机运算原理的深入理解。

在设计和搭建电路的过程中，我们不仅需要了解计算机的基本运算原理，还需要将理论知识实际应用到电路设计和调试中。

实践过程不仅加深了我们对计算机原理的理解，还帮助我们发现了一些之前未曾察觉到的问题和异常现象。

其次是培养了动手能力和解决问题的能力。

在实验过程中，我们需要亲自动手进行电路的搭建和调试。

运算器实验报告
运算器实验报告是指将实验过程中使用的运算器的各项性能参数和结果，以文字、图表等形式详细记录下来，以便更好地了解其特性和性能。

一般来说，运算器实验报告应包括以下几个方面：
1. 实验仪器和材料：记录所使用的运算器型号，操作系统，机器配置，以及其他相关设备和材料。

2. 实验目的：记录实验的目的，即要测量运算器的哪些性能参数。

3. 实验环境：记录实验所处的环境，如室温，湿度等。

4. 实验步骤：记录实验的执行步骤，如加/减法测试，乘/除法测试，浮点数测试，内存读写测试等。

5. 实验数据：记录实验得到的数据，如加减法耗时，乘除法耗时，浮点数运算速度，内存读取速度等。

6. 实验结论：根据实验得到的数据，对运算器的性能进行总结和分析，并得出实验结论。

运算器实验报告
实验目的
本次实验的主要目的是研究计算机运算器的工作原理，并通过实验模拟计算器的加减乘除运算，以达到对运算器工作原理的理解与掌握的目的。

实验器材
该实验所需的器材主要有：
1.计算机运算器实验板
2.示波器
3.数字信号发生器
4.电缆线
5.万用表
6.电子元器件
实验步骤
1.根据实验板说明书进行组装，接通电源，检查实验板是否能够正常工作。

2.使用数字信号发生器提供输入信号，将输入信号通过运算器
进行运算，从而得到相应的输出信号。

3.使用示波器观测输入信号和输出信号的波形，以评估运算器
的各项性能指标。

4.通过电缆线将运算器连接到计算机，将运算器的输出信号保
存至计算机硬盘，以方便后续处理和分析。

实验结果
通过对实验板的组装和调试，我们成功地实现了模拟计算器的
加减乘除运算。

同时，我们还使用示波器观测到了输入信号和输
出信号的波形，并通过电缆线将运算器连接到计算机，将运算器
的输出信号保存到了计算机硬盘中。

实验总结
本次实验结束后，我们深刻地认识到了计算机运算器的重要性。

在计算机系统中，运算器扮演着极为关键的角色，通过对各种数
字信号进行加减乘除等运算，完成了计算机的复杂计算任务。

因此，对运算器的研究和掌握显得十分必要，尤其是在计算机科学
与技术领域，更是必不可少的一部分。

最后，我们要感谢老师对我们的指导和支持，在这个实验中，我们更加深入地了解了计算机的原理与工作机制。

希望在未来的学习中能够发扬这种学习精神，更好地掌握计算机科学与技术的核心内容，为我们的学习和研究提供有力的支撑。

计算机组成原理运算器实验报告本次实验的主题为计算机组成原理运算器实验。

在本次实验中，我们通过对运算器的实验进行研究和探究，了解了计算机组成原理方面的相关知识，更加深入地认识了计算机的运作原理。

一、实验目的本次实验的目的是使学生掌握运算器的组成和运算过程，并且了解运算器在计算机中的位置和给计算机的工作。

二、实验原理1、硬件部分运算器是一种计算机硬件，可以进行算术和逻辑运算。

运算器包含一个算术逻辑单元（ALU），一个累加器和一些寄存器。

运算器可以在CPU 中实现简单的算术操作。

运算器由三部分组成：算术逻辑单元（ALU）、寄存器和累加器。

ALU 是计算机CPU中负责完成算术和逻辑运算的部分；寄存器是计算机中用来暂时存放数据的小型存储器，它是CPU中数据存储的主要形式；累加器是CPU中的一种特殊寄存器，在运算过程中用于存储运算结果。

2、软件部分计算机编程中常常涉及到算术和逻辑运算，进行这些运算的方法是在程序中调用运算器中的算术逻辑单元（ALU）。

ALU是计算机CPU中负责完成算术和逻辑运算的部分，用于进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或、非、移位等。

三、实验过程— 1 —本次实验的实验步骤如下：1、打开实验设备，将电源线插进插座，将设备的开关打开，在设备前方的显示器上能够看见下划线。

2、按下NORM键，增益调整。

将x的值设置为“0011”，将y的值设置为“1101”。

3、操作者可以选择不同的操作符。

例如选择ADD操作，将其输入。

4、按下RUN键，运算器开始计算。

5、运算结束后，在屏幕上将显示运算结果。

本例中，结果为“1000”。

四、实验结果与分析在本次实验中，我们利用运算器实现了不同运算的计算过程，并且也成功地输出了运算结果。

这一过程与计算机组成原理中的运算器的定义、作用及组成都有密切的关系。

在本次实验中，我们也进一步加深了对计算机组成原理中该重要部分的理解。

五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了运算器在计算机中的作用及其实现方法。

运算器原理实验报告运算器原理实验报告一、引言运算器是计算机中的重要组成部分，它负责进行各种算术和逻辑运算。

在本次实验中，我们将探索运算器的基本原理，并通过实际搭建电路并进行测试，来验证运算器的功能和性能。

二、实验目的本次实验的主要目的有以下几点：1. 理解运算器的基本原理和工作方式；2. 学习运算器电路的搭建和调试方法；3. 掌握运算器的性能测试和评估方法。

三、实验原理运算器是由逻辑门电路组成的，它能够对输入的数据进行算术和逻辑运算，并输出结果。

在实验中，我们将使用与门、或门、非门等逻辑门电路来构建一个简单的四位二进制加法器。

四、实验步骤1. 准备工作：收集所需器件和元件，包括与门、或门、非门、触发器等，并确保它们的正常工作。

2. 运算器电路的搭建：按照实验指导书上的电路图，将逻辑门电路依次连接起来，形成一个完整的运算器电路。

3. 电路调试：将电路连接到电源上，并使用示波器等工具进行电路的调试，确保信号的传输和转换正常。

4. 功能测试：输入不同的二进制数值，并通过示波器观察输出结果是否正确。

5. 性能评估：测试运算器的响应速度、功耗等性能指标，并与理论值进行对比分析。

五、实验结果与分析通过实验，我们成功搭建了一个四位二进制加法器，并进行了功能测试和性能评估。

在功能测试中，输入不同的二进制数值，运算器能够正确地进行加法运算，并输出正确的结果。

在性能评估中，我们发现该运算器的响应速度较快，功耗较低，符合设计要求。

六、实验总结本次实验通过搭建运算器电路并进行测试，加深了对运算器原理的理解。

实验结果表明，通过合理设计和调试，可以构建出性能良好的运算器电路。

然而，我们也发现实验过程中存在一些问题，如电路连接不稳定、信号干扰等，这些问题需要进一步的优化和改进。

七、实验心得通过本次实验，我深刻认识到了运算器在计算机系统中的重要性，同时也了解到了运算器电路搭建和调试的一些技巧。

在今后的学习和研究中，我将进一步探索运算器的原理和应用，为计算机系统的设计和优化做出更多的贡献。

·1·沈 阳 工 程 学 院学 生 实 验 报 告实验室名称：计算机组成原理实验室 实验课程名称：计算机组成原理 实验项目名称：进位控制实验 实验日期： 20 年 月 日 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 批阅教师： 成绩：一．实验目的1．验证带进位控制的算术运算功能发生器(74LS181)的功能。

2．完成加法和减法算术运算，记录结果并分析进位变化情况。

二．实验设备TDN-CM 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

三．实验内容1．实验原理进位控制运算器的实验原理如图2-1所示。

图2-1 进位控制实验原理图图中①~④对应的信号名称分别是①( )、②( )、③( )、④( )。

其中AR 为( )电平有效，LDDR1为( )电平有效。

本次实验在前面的算术逻辑运算实验基础上增加了进位控制部分。

当( )为低电平并且( )为正脉冲信号时，本次74LS181运算结果的进位将写入到74LS74锁存器中，并通过( )指示灯显示。

实验时将T4连至“STATE UNIT ”的微动开关KK2上。

2．实验步骤(1)请将图2-2实验接线图中缺少的接线及信号名称补充完整，仔细查无误后，接通电源。

实验二 进位控制实验·2·图2-2 实验接线图(2)用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。

请将操作步骤补充完整。

按照实验一中介绍的方法检验DR1和DR2中存的数是否正确，如果不正确需要( )。

如果正确请将SW-B 置为( )，将LDDR1、LDDR2和ALU-B 均设置为( )，以防止( )。

(3)在开始运算之前，如果进位标志指示灯CY 为灭，表示（ ）。

此时需要将进位标志（ ），具体操作方法是将S3、S2、S1、S0、M 、AR 、LDDR1和LDDR2的状态置为（ ），然后按动微动开关（ ）。

若清零时DR1寄存器中的数为FFH ，则会出现（ ）的情况。

(4)使Cn=( )、AR=( )、ALU-B=( )，S3 S2 S1 S0 M 状态为( )，来验证带进位加法运算及进位锁存功能。

运算器实验总结引言本文旨在总结并分析我们小组进行的运算器实验。

该实验是计算机组成原理课程中的一项重要实践内容，通过设计和实现一个简单的运算器，我们加深了对计算机基本运算原理的理解，并提升了实际操作的能力。

实验目标本次实验的主要目标是设计一个基本的运算器，能够支持常见的算术运算，包括加法、减法、乘法和除法。

实验要求我们使用一个预定义的指令集，并利用指令集中的指令完成相应的运算操作。

实验的重点在于理解运算器设计的原理和实现逻辑。

实验步骤1. 指令集设计首先，我们需要设计一个符合实验要求的指令集。

根据要求，指令集应包括加法指令、减法指令、乘法指令和除法指令，以及相应的存储器读写指令和跳转指令。

我们经过讨论和研究，综合考虑了指令的使用频率和实现难度，最终确定了一个简洁而实用的指令集。

2. 运算器设计在指令集确定后，我们开始设计运算器的硬件电路。

运算器主要由运算单元、存储器和控制单元组成。

我们根据指令集的需求，设计了相应的运算单元和存储器，并利用逻辑门和触发器等基本电子元件实现了运算器的硬件电路。

3. 运算器实现在硬件电路设计完成后，我们将其实现为实际的运算器。

这一步骤需要进行电路连接和元件焊接等操作。

经过小组成员的共同努力，我们最终成功地将硬件电路编码为实际的运算器。

4. 运算器测试完成运算器的实现后，我们对其进行了全面的测试。

测试过程包括输入不同的算术表达式和指令，验证运算器的运算正确性和稳定性。

我们还进行了性能测试，评估运算器的运算速度和资源使用情况。

实验结果经过严格的测试和评估，我们的运算器设计和实现达到了预期的效果。

在正确性方面，我们进行了大量的功能测试，发现运算器能够正确地执行各种算术运算。

在性能方面，我们进行了多轮性能测试，发现运算器的运算速度能够满足我们的需求，并且资源使用情况较为合理。

总结与体会通过本次运算器实验，我们深入理解了计算机的运算原理和实现逻辑。

我们了解了指令集的设计和运算器的硬件电路实现过程，并通过实际操作提升了我们的实践能力。

运算器组成原理实验报告运算器组成原理实验报告一、引言运算器作为计算机中的重要组成部分，承担着数据处理和运算任务。

本实验旨在通过实际操作，深入了解运算器的组成原理和工作机制。

二、实验目的1. 理解运算器的基本概念和功能。

2. 掌握运算器的组成原理及其实际应用。

3. 学会使用逻辑门电路构建简单的运算器。

三、实验器材与步骤1. 实验器材：- 逻辑门电路芯片（如AND、OR、NOT等）；- 运算器实验板；- 连接线等。

2. 实验步骤：1) 连接逻辑门电路芯片到运算器实验板上的相应位置。

2) 根据实验要求，设置逻辑门的输入信号。

3) 运行实验板，观察输出结果。

4) 记录实验数据，并进行分析。

四、实验原理运算器由多个逻辑门电路组成，主要包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。

这些逻辑门电路通过接收输入信号并进行逻辑运算，最终输出结果。

1. 加法器加法器是运算器的基本组成部分，用于实现数字的加法运算。

它由多个逻辑门电路组成，其中包括半加器和全加器。

半加器用于实现两个数字的个位相加，全加器则用于实现多位数的相加。

2. 减法器减法器是运算器的另一个重要组成部分，用于实现数字的减法运算。

它通过将减法转化为加法运算来实现。

减法器的输入包括被减数、减数和借位，输出为差值。

3. 乘法器乘法器用于实现数字的乘法运算。

它通过多次的加法运算来实现乘法。

乘法器的输入包括被乘数和乘数，输出为积。

4. 除法器除法器用于实现数字的除法运算。

它通过多次的减法运算来实现除法。

除法器的输入包括被除数和除数，输出为商和余数。

五、实验结果与分析根据实验步骤进行操作后，我们观察到运算器实验板上的LED显示屏显示出了正确的运算结果。

通过分析实验数据，我们得出了以下结论：1. 运算器能够正确地进行加法、减法、乘法和除法运算，验证了其组成原理的正确性。

2. 运算器的性能受到逻辑门电路的质量和连接线的稳定性等因素的影响。

在实际应用中，需要保证这些因素的稳定性和可靠性，以确保运算器的正常工作。

运算器实验报告实验目的：通过设计和实现一个简单的运算器，掌握数字电路的基本原理和设计方法。

实验原理：运算器是计算机中的一个重要组成部分，用于实现各种算术运算和逻辑运算。

本实验将设计一个4位加法器，实现两个4位二进制数的相加操作。

实验器材：1. 电子实验箱2. 电工工具（例如：万用表、镊子、取针）3. 数字电路集成电路（例如：逻辑门电路、触发器等）4. 连接线5. 电源实验步骤：1. 准备工作：将实验箱中的电源接通，检查连接线和电路的接触是否良好。

2. 按照设计要求，连接各种逻辑门电路和触发器，组成一个4位加法器电路。

3. 将两个4位二进制数通过开关输入到运算器中。

4. 按下计算按钮，观察LED显示屏上的运算结果。

5. 验证运算结果的正确性，可以手动计算两个4位二进制数的和，与实验结果进行对比。

6. 关闭电源，拆除电路连接。

实验结果：经过多次实验，观察和验证运算结果，发现设计的运算器能够正确实现两个4位二进制数的相加操作。

实验分析：1. 通过本实验，我们深入了解了数字电路的基本原理和设计方法。

2. 通过手动计算与实验结果对比，验证了设计的运算器的正确性。

3. 实验过程中，我们发现一些可能的故障原因，例如连接线接触不良、电源故障等。

4. 在实验中，我们需要仔细操作，注意观察，以确保实验结果的准确性。

实验总结：通过本次实验，我们掌握了数字电路设计的基本方法和技巧，充分理解了数字电路的工作原理。

同时，通过验证实验结果，我们对设计的运算器的正确性进行了验证。

在今后的学习和实践中，我们将运用数字电路设计的知识，不断探索和创新，提高自身的实践应用能力。

运算器原理实验报告摘要本实验利用运算器实现了加法和乘法运算，并通过编程控制了运算过程。

实验结果表明，该运算器能够正确地进行加法和乘法运算，并输出正确的结果。

同时，通过在程序中添加适当的控制语句，可以实现不同运算的选择。

1.引言运算器是计算机中非常重要的一部分，用于进行数值计算和逻辑运算。

在本实验中，我们设计了一个简单的运算器，通过编程控制实现加法和乘法运算。

2.实验设备和原理2.1 实验设备本实验主要使用了一台电脑，并在其上运行了相应的编程软件。

同时，还需要连接显示屏和输入设备（如键盘）以方便数据的输入和输出。

2.2 实验原理本实验采用的运算器是基于二进制数的加法和乘法运算，其原理如下：（1）加法运算：将两个二进制数按位相加，超出位数则向高位进位。

（2）乘法运算：利用加法和位移操作实现。

对于A、B两个数的乘法，依次将A的每一位与B相乘，然后将结果相加得到最终的乘积。

3.实验步骤3.1 编写程序根据实验原理，编写相应的程序代码，包括加法和乘法的实现以及相应的控制语句。

3.2 运行程序将程序上传至运算器设备，并打开相应的输入输出设备。

根据需要输入相应的操作数和运算符，然后运行程序，观察输出结果。

4.实验结果与分析经过实验，我们发现该运算器能够正确地进行加法和乘法运算，并输出正确的结果。

通过在程序中添加控制语句，可以实现不同运算的选择，提高了运算器的灵活性。

5.结论通过本次实验，我们成功设计并实现了一个基于二进制数的运算器，可以进行加法和乘法运算，并输出正确的结果。

该运算器具有一定的灵活性，可以通过编程控制实现不同运算的选择。

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。

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 内总线上，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。

实验二算术逻辑单元（ALU）的设计与实现实验目的1．认识算术逻辑单元的功能及意义2．掌握算术逻辑单元的结构与实现3．进一步熟练Modelsim、Vivado软件和Verilog硬件描述语言的使用4．理解Digilent N4 DDR FPGA开发板上数码管显示原理实验原理1.ALU算术逻辑单元（Arithmetic/Logic Unit , ALU）是现代计算机的核心部件之一。

其内部由算术和逻辑操作部件组合而成，可以实现整数加、减等算术运算和与、或等逻辑运算。

一个典型的算术逻辑单元由两路N位输入、一路N位输出、一组功能选择信号和一些标志位（flag）组成。

两路N位输入数据作为参与运算的两个操作数，输入到ALU中，通过改变功能选择信号，控制ALU对两操作数进行不同的算术或逻辑运算操作，并将N位的结果输出，与结果一同输出的还有运算产生的标志位，例如运算结果为零的标记信号Z（zero）与运算结果溢出的标记信号O（over）、进位标志C（CY）、符号位S（SF）等，如图2-1所示。

图2- 1ALU模块示意图在本次实验中，我们把输入和输出的数据长度定为4位，数据输入命名为A、B，数据输出为F，功能控制信号输入为opcode，进位输入为C n，只产生结果为零的zero标志位。

功能控制信号opcode的定义如表2-1所示。

例如：opcode=0001，运算器实现加法运算。

2.数码管显示关于N4 DDR开发板上数码管的显示原理，参见前面的实验准备部分内容。

实验内容1.基础实验。

用实验调试软件验证ALU的功能，并操作分析、记录结果。

图2- 2 ALU虚拟实验示意图（1）运算功能和控制信号①输入输出对于的开关指示灯分配如下：输入信号A:SW(4-7) B:SW(3-0) Cn:SW8 opcode:SW(12-9)输出信号F：LD(12-15) 标志位S :LD(3) Z LD(2) O: LD(1) C: LD(0)②各种运算对应的控制信号及功能，如下表。

运算器实验报告实验目的，通过设计和制作一个简单的运算器，加深对逻辑门原理和数字电路的理解，掌握数字电路的基本设计方法和实验技能。

一、实验原理。

1.逻辑门原理。

逻辑门是数字电路的基本组成部分，根据输入信号的不同组合产生不同的输出信号。

常见的逻辑门有与门、或门、非门等。

2.数字电路设计。

数字电路是由逻辑门和触发器等数字元件组成的电路，能够对数字信号进行处理和运算。

二、实验器材。

1.电源。

2.逻辑门集成电路。

3.示波器。

4.万用表。

5.连接线。

6.电路板。

7.开关。

8.LED等。

三、实验步骤。

1.根据设计要求，选择适当的逻辑门集成电路，连接电源和示波器等设备。

2.按照逻辑门的真值表，确定输入信号的组合，观察输出信号的变化。

3.调试电路，确保逻辑门的输入输出符合设计要求。

4.将电路连接至LED等输出装置，观察LED的亮灭情况。

四、实验结果。

经过实验，我们成功设计并制作了一个简单的运算器。

通过观察示波器和LED 等输出装置，我们可以清晰地看到输入信号和输出信号的变化情况。

经过调试，我们确保了逻辑门的输入输出符合设计要求，实现了基本的逻辑运算功能。

五、实验分析。

本次实验通过设计和制作运算器，加深了对逻辑门原理和数字电路的理解。

在实验过程中，我们发现了一些问题，并通过调试和改进，最终取得了成功。

这些问题的解决过程，也让我们更加深入地理解了数字电路的基本设计方法和实验技能。

六、实验总结。

通过本次实验，我们不仅掌握了数字电路的基本设计方法和实验技能，还加深了对逻辑门原理的理解。

在未来的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的实验能力，为将来的科研和工程实践打下坚实的基础。

七、实验感想。

本次实验让我们深刻体会到了实验的重要性，实践是检验理论的最好方法。

通过亲自动手设计和制作运算器，我们不仅对数字电路有了更深刻的理解，还增强了实验技能和动手能力。

希望在未来的学习和科研中，能够继续保持这种探索精神，不断提高自己的实验能力和创新能力。

基本运算器实验实验2基本运算器实验一实验目的(1)了解运算器的组成结构。

(2)掌握运算器的工作原理。

二实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。

三实验原理实验原理图A(273)B(273)IN[7..0]显示A显示BS[3..0]CnLDAT4LDBT4三选一开关三态控制(245)D[7..0]ALU_B移位运算部件逻辑运算部件算术运算部件CY1CLR译码器LOGICSHIFTADD_SUBPRNCLRQVCCT4FCF7F0FZCLRPRNCLRDQVCCFCCnFCDC Y2T4CY2CNSHIFTADD_SUB上图为本次实验的原理图。

如图所示的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S3S0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。

ALU的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。

请注意：实验箱上凡是标注有马蹄形标记，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B的数据以及进位标志FC,零标志FZ和数据总线D7...D0能在LED灯上实时显示。