算术逻辑运算实验(仅供参考)

实验报告_运算器实验一、实验目的本次运算器实验的主要目的是深入了解运算器的工作原理和功能，通过实际操作和观察，掌握其基本运算逻辑和数据处理过程，培养对计算机硬件系统的理解和实践能力。

二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机一台、相关的实验软件以及连接线路等。

三、实验原理运算器是计算机的核心部件之一，它负责执行各种算术和逻辑运算。

其基本组成包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据总线等。

算术逻辑单元（ALU）是运算器的核心，能够进行加法、减法、乘法、除法等算术运算，以及与、或、非等逻辑运算。

寄存器用于暂时存储参与运算的数据和运算结果。

数据总线则用于在各个部件之间传输数据。

在运算过程中，数据从寄存器通过数据总线传输到ALU 进行运算，运算结果再通过数据总线存储回寄存器或传输到其他部件。

四、实验内容与步骤（一）实验内容1、进行简单的算术运算，如加法、减法、乘法和除法。

2、执行逻辑运算，包括与、或、非操作。

3、观察运算结果在寄存器和数据总线上的传输和存储过程。

（二）实验步骤1、打开实验软件，连接好实验设备。

2、选择要进行的运算类型，如加法运算。

3、在相应的输入框中输入两个操作数。

4、点击“计算”按钮，观察运算结果在寄存器中的显示。

5、重复上述步骤，进行其他类型的运算。

五、实验结果与分析（一）实验结果1、加法运算：当输入操作数分别为 5 和 3 时，运算结果为 8，准确无误。

2、减法运算：输入 8 和 3，结果为 5，符合预期。

3、乘法运算：输入 2 和 4，得到结果 8，正确。

4、除法运算：输入 10 和 2，结果为 5，无差错。

5、逻辑运算：与运算：输入 1010 和 1100，结果为 1000。

或运算：输入 0101 和 1010，结果为 1111。

非运算：输入 1010，结果为 0101。

（二）结果分析通过对实验结果的观察和分析，可以得出以下结论：1、运算器能够准确地执行各种算术和逻辑运算，结果符合预期。

实验一运算器实验简介：运算器是数据的加工处理部件，是CPU的重要组成部分，各类计算机的运算器结构可能有所不同，但是他们的最基本的结构中必须有算术/逻辑运算单元、数据缓冲寄存器、通用寄存器、多路转换器的数据总线的逻辑构件。

一、实验目的1、了解算术逻辑运算器（74LS181）的组成和功能。

2、掌握基本算术和逻辑运算的实现方法。

二、实验内容运用算术逻辑运算器74LS181 进行有符号数/无符号数的算术运算和逻辑运算。

三、实验元器件1、算术逻辑运算器（74LS181）。

2、三态门（74LS244、74LS245）及寄存器（74LS273、74LS373）。

3、二进制拨码开关SW-SPDT四、实验原理图1.1运算器电路原理图本实验的算术逻辑运算器电路如图 1.1所示：输入和输出单元跟上述实验相同：缓冲输入区八位拨码开关用来给出参与运算的数据，并经过三态门74LS245 和数据总线BUS相连，在控制开关SW_BUS处于高电平时允许输出到数据总线。

运算器则由两个74LS181以串行进位形式构成8位字长的算术/逻辑运算单元（ALU）：ALU_L4B的进位输出端CN+4与ALU_H4B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。

其中ALU_L4B为低4位运算芯片，参与低四位数据运算，ALU_H4B为高4位运算芯片，参与高四位数据运算。

ALU_L4B的进位输入端CN通过三态门连接到二进制开关CN，控制运算器仅为，ALU_H4B的进位输出端CN+4经过反相器74LS04，通过三态门接到溢出标志位CF指示灯（CF=1，即ALU运算结果溢出）。

ALU 除了溢出标志位CF外，还有两个标志位：零标志位ZF（ZF=1，即ALU运算结果为0，ZF对应发光二极管点亮）和符号标志位SF（SF=1，即运算结果为负数；SF=0 即运算结果为正数或0对应发光二极管点亮）。

图 1.2 运算器通路图ALU 的工作方式可通过设置两个74181芯片的控制信号（S0、S1、S2、S3、M、CN）来实现, 其74LS181逻辑功能表由表1-1给出，运算器ALU 的输出经过三态门（两片74LS244或一片74LS245）和数据总线BUS 相连。

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。

《计算机组成原理》学生实验报告（2011~2012学年第二学期）专业：信息管理与信息系统班级： A0922学号：10914030230姓名：李斌目录实验准备------------------------------------------------------------------------3 实验一运算器实验-----------------------------------------------------------7 实验二数据通路实验-------------------------------------------------------13 实验三微控制器实验--------------------------------------------------------18 实验四基本模型机的设计与实现------------------------------------------22实验准备一、DVCC实验机系统硬件设备1、运算器模块运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。

它是运算器的核心。

可以实现两个8位的二进制数进行多种算术或逻辑运算，具体由74181的功能控制条件M、CN、S3、S2、S1、S0来决定，见下表。

两个参与运算的数分别来自于暂存器U29和U30（采用8位锁存器），运算结果直接输出到输出缓冲器U33（采用74LS245，由ALUB信号控制，ALUB=0，表示U33开通，ALUB=1，表示U33不通，其输出呈高阻），由输出缓冲器发送到系统的数据总线上，以便进行移位操作或参加下一次运算。

进位输入信号来自于两个方面：其一对运算器74LS181的进位输出/CN+4进位倒相所得CN4；其二由移位寄存器74LS299的选择参数S0、S1、AQ0、AQ7决定所得。

触发器的输出QCY就是ALU结果的进位标志位。

QCY为“0”，表示ALU结果没有进位，相应的指示灯CY灭；QCY为“1”，表示ALU结果有进位，相应的指示灯CY点亮。