运算器组成实验
一、实验目的
1. 掌握算术逻辑运算加、减、乘的工作原理。
2. 熟悉简单运算器的数据传送通路。
3. 验证试验台运算器的8位加、减、乘直通功能。
二、实验电路（注明每一个部件即每一个信号作用）
1.M1(M2):当M1=1时，允许对操作数寄存器DR1从数据总线DBUS接收数据，当M1=0时允许操作数寄存器DR1从寄存器堆RF接收数据。
2.S1,S2,S0:选择运算器ALU的运算类型。
3.LDDR1，（LDDR2）：为1时，允许对操作数寄存器DR1加载，此信号也可用于对操作数据的加载。
三、实验内容
四、实验步骤
1、加法操作：
实验结果：
2、减法操作
试验结果：
3、乘法实验：
结果：
五 实验心得体会 通过本次实验已基本掌握运算器的逻辑加减、乘的实验原理，通过理论的学习之后，势必要通过实验的实践，才能对理论有更加的深入了解，理论与实践是相辅相成的，用实验检验理论的掌握程度。
精选文库
-- 成绩：
计算机原理实验室实验报告
课 程 ： 计算机组成原理
姓 名 ： 袁通
专 业 ： 软件工程
学 号 ： 152056136
日 期 ： 2017年6月
太原工业学院 精选文库
-- 计算机工程系 精选文库
-- 实验一：运算器实验
实验环境 PC机＋Win 2007（旗舰版＋proteus仿真器 实验日期 2017.6.6
一．实验内容
[基本要求]
1.熟悉proteus仿真系统
2.设计并验证4位算数逻辑单元的功能
[扩展要求]
1.实现8位二进制算数逻辑单元
[思考内容]
思考单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同
二．理论分析或算法分析
（1）理论分析：ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。4位ALU-74LS181能进行16种算术运算和逻辑运算，功能表如下所示：
（2）基本要求和扩展要的主要区别：
基本只利用了一个74ls181，由A和B两个操作数，实现基本的4位2进制数的运算。而扩展要求使用了2个74ls181，1个位AB操作数的第四位第2个是AB操作数的高四位，低位芯片的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低4 位运算产生的进位送进高4位运算中。实现8位二进数的16中操作。 工作选择 逻辑运算（M=1） 算术运算（M=0）
S3 S2 S1 S0 逻辑运算 CN=1（无进位） CN=0（有进位）
0 0 0 0 F=/A F=A F=A加1
0 0 0 1 F=/(A+B) F=(A+B) F=(A+B)加1
0 0 1 0 F=(/A)B F=A+/B F=(A+/B)加1
0 0 1 1 F=0 F=负1（补码形式） F=0
0 1 0 0 F=/(AB) F=A加A(/B) F=A加A/B加1
《计算机组成原理》
实验报告
实验一 运算器实验
一、 实验目的
1． 掌握运算器的组成及工作原理；
2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；
3．验证带进位控制的74LS181的功能。
二、 实验环境
EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。
三、 实验内容与实验过程及分析 （写出详细的实验步骤，并分析实验结果）
实验步骤：开关控制操作方式实验
1、按图1－7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。
图1－1 实验一 开关实验 接线图
2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数：
1）拨动清零开关CLR，使其指示灯。再拨动CLR，使其指示灯亮。置ALU-G＝1：关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；
2） 向数据暂存器LT1（Ｕ3、U4）中置数： （1）设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为要输入的数值；
（2）置LDR1＝1：使数据暂存器LT1（Ｕ3、U4）的控制信号有效，置LDR2＝0：使 数据暂存器LT2（Ｕ5、U6）的控制信号无效；
（3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器LT1送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。
3）向数据暂存器LT2（Ｕ5、U6）中置数：
（1）设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为想要输入的数值；
（2）置LDR1＝0：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR2＝1：使数据暂存器LT2的控制信号有效。
（3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT2送时钟，上升沿有效，把数据存在LT2中。
（4）置LDR1＝0、LDR2＝0，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。
4） 检验两个数据暂存器LT1和LT2中的数据是否正确：
0 实验一 运算器实验
计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由CPU中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件ALU。本章首先安排一个基本的运算器实验，了解运算器的基本结构，然后再设计一个加法器和一个乘法器。
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
本实验的原理如图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1-2所示。图中显示的是一个4×4的矩阵（系统中是一个8×8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。
1 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_SUBPRNCLRQVCCT4FCF7F0FZCLRPRNCLRDQVCCFCCnFCDCY2T4CY2CNSHIFTADD_SUB
计算机硬件实验室实验报告
课程名称：计算机组成原理
姓 名 学 号 班 级 成 绩
设备名称及软件环境 计算机、Proteus仿真软件、模型机仿真软件
实验名称 运算器组成 实验日期
一．实验内容
（一） 相关步骤
（1）使用181四位算术逻辑芯片实现八位算术逻辑运算实验。
（2）掌握算术逻辑单元的工作原理，181为算术逻辑单元/函数产生器（32个功能），
（3）熟悉简单运算器的数据传送通路
（4）画出逻辑电路图及不出美观整齐的接线图
（5）验证8位运算功能发生器74流水81的组合功能。
（二 ）基本要求：
1、掌握简单运算器的数据传送通路；
2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
二．理论分析或算法分析
74LS181功能表
高电平
S3 S2 S1 S0 M=0（算术运算） M=1（逻辑运算）
CN=1无进位 CN=0有进位
0 0 0 0 F=/A F=A F=A+1
0 0 0 1 F=/（A+B） F=（A+B） F=(A+B)+1
0 0 1 0 F=(/A)B F=A+/B F= (A+/B)+1
0 0 1 1 F=0 F=-1 F=0
0 1 0 0 F=/(AB) F=A+A(/B) F=A+A/B+1
0 1 0 1 F=/B F=(A+B)+A/B F=(A+B)+A/B+1
0 1 1 0 F= F=A-B-1 F=A-B
0 1 1 1 F=A/B F=A(/B)-1 F=A(/B)
低电平
S3 S2 S1 S0 M=0（算术运算） M=1（逻辑运算）
CN=1无进位 CN=0有进位
0 0 0 0 F=A-1 F=A F=/A
0 0 0 1 F=AB-1 F=AB F=/(AB)
0 0 1 0 F=A/B-1 F=A/B F= /A+B
0 0 1 1 F=-1（2的补码） F=0 F=1
