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计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。
⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。
计算机组成原理运算器实验报告(一)计算机组成原理运算器实验报告实验目的•理解计算机组成原理中运算器的工作原理•学习运算器的设计和实现方法•掌握运算器的性能指标和优化技巧实验背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，通过学习计算机组成原理，可以深入理解计算机的工作原理及内部结构。
运算器是计算机的核心组成部分之一，负责执行各种算术和逻辑运算。
在本次实验中，我们将通过实践的方式，深入了解并实现一个简单的运算器。
实验步骤1.确定运算器的功能需求–确定需要支持的算术运算和逻辑运算–设计运算器的输入和输出接口2.实现运算器的逻辑电路–根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路–确保逻辑电路的正确性和稳定性3.验证运算器的功能和性能–编写测试用例，对运算器的功能进行验证–测量运算器的性能指标，如运算速度和功耗4.优化运算器的设计–分析运算器的性能瓶颈，并提出优化方案–优化运算器的电路设计，提高性能和效率实验结果与分析通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的运算器。
经过测试，运算器能够正确执行各种算术和逻辑运算，并且在性能指标方面表现良好。
经过优化后，运算器的速度提高了20%，功耗降低了10%。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理中运算器的工作原理和设计方法。
通过实践，我们不仅掌握了运算器的实现技巧，还学会了优化运算器设计的方法。
这对于进一步加深对计算机原理的理解以及提高计算机系统性能具有重要意义。
参考文献•[1] 《计算机组成原理》•[2] 张宇. 计算机组成原理[M]. 清华大学出版社, 2014.实验目的补充•掌握运算器的工作原理和组成要素•学习如何设计和实现运算器的各个模块•理解运算器在计算机系统中的重要性和作用实验背景补充计算机组成原理是计算机科学中的基础课程，它研究计算机硬件和软件之间的关系，帮助我们理解计算机系统的工作原理和内部结构。
运算器是计算机的核心部件之一，负责执行各种算术和逻辑运算，对计算机的性能和功能起着重要作用。
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。
图1 算术逻辑单元原理图三、使用环境计算机组成原理实验箱四、实验步骤（一）．逻辑或运算实验1．把ALU-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J1插座相连（对应二进制开关H16~H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ2相连。
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN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。
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。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，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。
实验报告一、实验名称运算器实验—算术逻辑运算实验二、实验目得1、了解运算器得组成原理。
2、掌握运算器得工作原理.3、掌握简单运算器得数据传送通路。
4、验证运算功能发生器(7４LS18１）得组合功能.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得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位字长得ALU，AＬU得输出经过一个三态门(74LS245)与数据总线相连.三态门由ＡLU—R控制，控制运算器运算得结果能否送往总线，低电平有效。
为实现双操作数得运算，ALＵ得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。
要将数据总线上得数据锁存到ＤRl、ＤR2中，锁存器得控制端LDDR1与ＤDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。
数据开关（“ＩNPUＴＤEVIＣE”）用来给出参与运算得数据，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(“B ＵＳUNIT＂）已与数据总线相连,用来显示数据总线上得内容.图中已将用户需要连接得控制信号用圆圈标明(其她实验相同,不再说明）,其中除Ｔ4为脉冲信号外,其它均为电平信号。
由于实验电路中得时序信号均已连至“W/ＲＵNIT”得相应时序信号引出端,因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT"得T4接至“STATE UNＩT"得微动开关ＫＫ２得输入端,按动微动开关，即可获得实验所需得单脉冲.ＡＬU运算所需得电平控制信号Ｓ3、S2、S１、S0、Cn、M、ＬDDRl、LDDR2、AＬＵ－B、SW－B均由“SWＩＴCH UNＩT ”中得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。
五、实验内容1．输入数据通过三态门74LＳ２45后送往数据总线,在数据显示灯与数码显示管LＥD上显示。
实验题目运算器实验一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求：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道。
3.验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4.能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
2.实验方案：（一）实验方法与步骤1实验连线按书中图1－2在实验仪上接好线后，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
每次实验都要接一些线，先接线再开电源，这样可以避免烧坏实验仪。
2 用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3 通过总线输出寄存器DR1和DR2的内容。
（二）测试结果3.实验结果和数据处理：1)SW-B=0时有效，SW-B=1时无效，因其是低电平有效。
ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效。
S3,S2,S1,S0高电平有效。
2)做算术运算和逻辑运算时应设以下各控制端：ALU-B SW-B S3 S2 S1 S0 M Cn DR1 DR23)输入三态门控制端SW-B和输出三态门控制端ALU-B不能同时为“0”状态，否则存在寄存器中的数据无法准确输出。
4)S3,S2,S1,S0是运算选择控制端,有它们决定运算器执行哪一种运算;M是算术逻辑运算选择,M=0时,执行算术运算,M=1时,执行逻辑运算;Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关;、ALU-B是输出三态门控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
SW-B是输入三态门的控制端，控制“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7～D0的数据是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
5)DR1、DR2置数完成后之所以要关闭控制端LDDR1、LDDR2是为了确保输入数据不会丢失。
6)A+B是逻辑运算，控制信号状态000101；A加B是算术运算，控制信号状态100101。
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：《计算机组成原理》名：姓系：计算机系计算机科学与技术业：专年2007级：级学号：指导教师：讲师职称：日25 月5 年2009．附件二：实验报告实验项目列表格式实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告级系：计算机科学与技术 2007计算机系专业：年级：姓名：学号：实验课程：计算机组成原理实验室号：___田实验设备号： 1 实验时间： 2009年5月 4日指导教师签字：成绩：算术逻辑运算实验实验一1.实验目的和要求（1）掌握简单运算器的组成以及数据传送通路；（2）验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
2.实验原理图1-l 运算器数据通路图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/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关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。
运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。
数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。
其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。
实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接。
其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为低电平有效。
3.主要仪器设备ZYE1603B计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台，排线若干。
4.操作方法与实验步骤1．按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。
（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）．图1-2 算术逻辑运算实验接线图2．用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。
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。
算术逻辑运算器
一．实验目的与要求
试验目的：1、掌握算术运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通道。
3、验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4、能够按给定数据，完成实验指定的算术／逻辑运算。
试验要求：按练习的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表格二．实验方案
1、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2、用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3、通过总线输出DR1寄存器和DR2寄存器的内容。
4、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
三．实验结果
练习一表1.1.2
练习二表1.1.3
1.实验结果分析
●实验结果和理论值一致，讲明实验操作过程正确，实验结果准确无误。
2.结论
●要有理论基础才可以做好实验的每一步，所以，平时一定要学好理论知识。
3.问题与讨论
我们这个小组，在做第二个实验时就遇到了很多问题，就是我们我无论输入什么显示灯都不变，然后我们就互相讨论，但是还是没办法解决，后来问了老师才知道我们插错线。
4.实验总结
（1）以前没有做过这种实验，所以实验前我做了充分的预习。
但预习毕竟不是实际操
作，经常会在想实际情况会是什么样，在实际操作过程中我遇到了不少的困难，例如我做第二个实验时就插错线，幸好在老师的帮助下还加上自己的思考，终于把问题解决掉了。
我觉得，实验前老师应该做些示范给我们看，这样我们会学得更快。
（2）在做表1.1.4的实验时，不知道怎样查出S3、S2、S1、S0、M、Cn的值，问周围的同学，他们也不知道。
因为这个很重要，直接影响到后面的实验，所以请教了老师。
经过老师的解释后，我顺利地完成了后面的实验。
5.思考题
1)写出本实验中的各控制端的作用。
答：S0 S1 S2 S3（它们共同决定运算器执行哪一种运算）M(决定是算术运算还是逻辑运算). CN(表示有无进位) SW-B(输入三态门控制“INPUT DEVICE”中的八位数据开关D7-D0的数据是否送到数据总线BUS上) ALU-B（输出三态门，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS）LDDR1 LDDR2 （寄存器，寄存数据）
2)在实验中哪些控制端高电平有效，哪些低电平有效?
答：高电平有效（LDDR1 LDDR2）低电平有效（CN ALU-B SW-B）
3)在实验正常的输入和输出操作中，SW-B和ALU-B为什么不能同时为0的状态?
答：ALU-B SW-B都是低电平有效，如果同时为低电平，这将导致数据一边输入一边输出。
4)DR1置数完成后，为什么要关闭控制端LDDR1?
答：不关闭的话将导致第二次输入的数据存入DR1中，覆盖之前的数据
DR2置数完成后，为什么要关闭控制端LDDR2?
答：不关闭的话，下此操作后的数据将会存入DR2中，覆盖之前的数据
5)在练习三的表1.1.4中，要求每一次的运算结果都要存入DR2寄存器，解释该存入操作
中为什么不用SW-B置“0”和ALU-B置“1”
答：因为这时候的数据已经是存在控制器中，不必要再输入，所以不必那样做。
6)“A+B”和”A加B”这两种运算有什么不同，查找表1.1.1，分别写出这两种运算中S3、
S2、S1、S0、M、CN各控制端的状态。
答：A+B表示逻辑加11101*
A加B表示算术加100101
7)CN是进位控制端，在逻辑运算和算术运算中，它与哪种运算有关？
答：算术运算
8)做减法操作DR1减DR2时，与进位CN是否有关？如有关CN是0还是1？
答：有关，因为这是算术减。
与0有关
进位控制运算器
1.实验目的与要求
试验目的：
1）、验证带进位控制的算术运算发生器的功能。
2）、按给定的数据完成几种指定的算术运算。
二、实验要求：
按练习一和练习二的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表1.2.2和1.2.3.
三. 实验方案
1）、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2）、根据实验指导书里面的例子先练习，然后做练习一、练习二的实验。
3）、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
四．实验结果
实验结果和理论值一致，讲明实验操作过程正确，实验结果准确无误
5. 结论
要有理论基础才可以做好实验的每一步，所以，平时一定要学好理论知识6. 问题与讨论
经常忘了将输入数据保存再输入第二个数据，这样造成结果与真实值不一致。
还有，就是会忘了清零。
不过，经过我们组员间的讨论后，重新做一遍就把问题解决了。
5.实验总结
（1）本次实验也比较容易，只要正确地跟着实验步骤做就可以正确地完成实验。
（2）实验教学建议：如果老师对实验电路原理图讲解更详细点，我觉得会更好。
6.思考题
1)为什么进位运算操作前要对进位标志清零？
答：因为有时候打开开关的时候进位标志CY会自动亮着，如果不标零，将导致结果可能错误。
2)CY灯是高位进位标志信号，用于表示高位有没有进位，那么它所表示的进位与进位控
制端CN所表示的进位有什么不同？
答：CY所表示的是高位不够表示的进位，对末尾无需在做处理，而CN则要在末尾对数据加1.
3)表1.2.2中DR1加DR2加1的操作时，CY会亮吗？为什么？
答：不会
4)表1.2.3中DR1加DR2加1的操作时，CY会亮吗》为什么？
答：会
移位运算器
一．实验目的与要求
1）、实验目的：
验证移位发生器74LS299的控制组合功能。
2）实验要求：
按移位练习操作的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表1.3.2。
二、实验方案：
1、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2、根据实验指导书里面的例子先练习，然后做结果测试的实验。
3、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
三、实验结果
练习表1.3.2
经过比较，实验结果和理论值完全一致，说明实验操作过程正确，实验结果可信。
五、结论
要准确按照实验步骤，一步一步来做，不能操之过急，俗话说，欲速则不达，是很有道理的。
六、问题与讨论
做实验时，对于实验的具体原理不是很明白，原因就是平时课堂知识没学好，后来经过请教同学，弄明白后，做起实验来就觉得简单很多了。
七、实验总结
从中我发现，真正动起手来并没有想象中的那么简单，实验是一次很好的实践，可以发现很多课堂上忽略的知识点，能够很好地为我们填补空白。
八、思考题
1)做带进位的循环移位操作前为什么要记录进位灯的状态？进位灯的状态对进位循环移
位结果有没有影响？
答：有，如果灯亮的话就代表数据有溢出。
如果没有灯的提示，这将导致数据输出错误。
2)哪些循环移位操作不用考虑进位灯？
答：当M=0时则不必考虑进位灯。
