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运算器实验报告-北京交通大学

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脱机运算器实验报告 北京交通大学 实验目的： （1）了解脱机操作下AM2901运算器的功能与控制信号的使用，了解运算器AM2901的内部结构及工作时序，观察运算器运算的结果对状态标志的影响。 （2）深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观察指令执行的结果对状态标志的影响；了解4片AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。

实验内容： （1）将教学机左下方的5个拨动开关置为1XXOO（单步、16位、脱机）；先按“RESET”键，再按“START”键，进行初始化。 （2）通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号，通过16位数据开关向运算器提供数据，通过指示灯观察运算结果及状态标志。 （3）按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验，将结果填入表中：其中D1取为0101H，D2取为1010H。

运算器实验（1） 运算 I8-I0 SST SSH SCI B口 A口 压START前 压START后 ALU输出 CZVS ALU输出 CZVS *D1+0->R0 011000111 001 000 0000 不用 0101 随机 0101 0000 *D2+0->R1 011000111 001 000 0001 不用 1010 0000 1010 0000 R0+R1->R0 011000001 001 000 0000 0001 1111 0000 2121 0000 RO-R1->R0 011001001 001 001 0000 0001 0101 0000 F0F1 1000 R1-R0->R1 011001001 001 001 0001 0000 0F0F 1000 0E0E 1000 R0∨R1->R1 011011001 001 000 0001 0000 0F0F 1000 0F0F 1010 R0∧R1->R0 011100001 001 000 0000 0001 0101 1010 0101 1010 R0≮R1->R0 011110001 001 000 0000 0001 0E0E 1010 0101 1000 ┘(R0≮R1)->R0 011111001 001 000 0000 0001 FEFE 1000 0E0E 1001 R0逻辑左移 111000011 110 000 0000 不用 FEFE 0001 FDFC 0001 R0逻辑右移 101000011 101 000 0000 不用 FDFC 0001 7EFE 0001

实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）： （1）R0∧R1->R0 R0∧R1->R0 011100001 001 000 0000 0001 0101 1010 0101 1010 此指令是要执行R0∧R1运算，并将值赋给R0。 故数据来源为A和B，I2-I0为001； 执行∧运算，I5-I3为100； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为011； 接收ALU的标志位输出的值，SST为001； 执行∧运算，SSH SCI为000； B口对应R0，地址为0000；A口对应R1，地址为0001。 因为R0=0101，R1=0F0F，所以按START前ALU的输出值为0101，故输出值为0101。

（2）R0逻辑右移 R0逻辑右移 101000011 101 000 0000 不用 FDFC 0001 7EFE 0001 此指令要对R0进行逻辑右移。 故数据来源为0和B，I2-I0为011； 执行+运算，I5-I3为000； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为101； 右移操作，另三个标志不变，SST为101； 执行逻辑移位指令，SSH SCI为000； B口对应R0，地址为0000；A口不用。 因为R0=FDFC，实现逻辑右移后补0，所以按START之前R0为FDFC，按START后R0变为7EFE。 运算器实验（2） 实验步骤 （1）将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX00（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。 （2）按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验，将结果填入表中：

执行操作 I8-I6 I5-I3 I2-I0 SST SSH SCI B口 A口 按START前 按START后

ALU CZVS ALU CZVS FFFF→R0 011 000 111 001 000 0000 不用 FFFF 随机 FFFF 0001 FFFF→R1 011 000 111 001 000 0001 不用 FFFF 随机 FFFF 0001 R1+R0→R1 011 000 001 001 000 0001 0000 FFFE 0001 FFFD 1001 0001→R0 011 000 111 001 000 0000 不用 0001 随机 0001 0000 FFFF→R2 011 000 111 001 000 0010 不用 FFFF 随机 FFFF 0001 R2-R0→R0 011 010 001 001 001 0000 0010 FFFE 0000 0001 1001 0001→R3 011 000 111 001 000 0011 不用 0001 随机 0001 0000 R3+1→R3 011 000 011 001 001 0011 不用 0002 0000 0003 0000 1234→R5 011 000 111 001 000 0101 不用 1234 随机 1234 0000 R5→Y R5+1→R5 010 000 100 001 001 0101 0101 1234 0000 1235 0000

AAAA→R6 011 000 111 001 000 0110 不用 AAAA 随机 AAAA 0001 9999→R7 011 000 111 001 000 0111 不用 9999 随机 9999 0001 R6-R7→R6 011 001 001 001 001 0110 0111 1111 0001 7778 1000 R6左移 111 000 011 110 100 0110 不用 1111 1000 2222 0000 R7→Q 000 000 100 001 000 0111 不用 9999 0000 9999 0001 R7与Q的 联合右移 100 000 011 001 000 0111 不用 9999 0001 4CCC 0001 实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）： （1）9999→R7 9999→R7 011 000 111 001 000 0111 不用 9999 随机 9999 0001 此指令将9999赋值给R7。 故数据来源为0和D（9999），I2-I0为111； 执行+运算，I5-I3为000； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为011； 接受ALU的标志位输出的值，SST为001； 执行ADD运算，SSH SCI为000； B口对应R7，地址为0111；A口不用。 因为将9999赋值给R7，输出为FFFF。

（2）R3+1→R3 R3+1→R3 011 000 011 001 001 0011 不用 0002 0000 0003 0000 此指令使R3执行自增1运算。 故数据来源为0和B，I2-I0为011； 执行+运算，I5-I3为000； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为011； 接受ALU的标志位输出的值，SST为001； 执行自增1运算，SSH SCI为001； B口对应R3，地址为0011；A口不用。 因为R3=0001，所以按START前ALU的输出值为0002，故输出值为0002。 思考题： 1. 分析R2-R0→R0 和 R6-R7→R6的结果，并说明操作控制的区别。 R2-R0→R0 011 010 001 001 001 0000 0010 FFFE 0000 0001 1001 此指令是要执行R2-R0运算，并将值赋给R0。 数据来源为A和B，I2-I0为001； 执行R-S运算，I5-I3为010； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为011； 接受ALU的标志位输出的值，SST为001； 执行SUB运算，SSH SCI为001； B口对应R0，地址为0000；A口对应R2，地址为0010。 因为R2=FFFF，R0=0001，所以按START前ALU的输出值为FFFE，即输出值为FFFE。

R6-R7→R6 011 001 001 001 001 0110 0111 1111 0001 7778 1000 此指令是执行R6-R7运算，并将值赋给R6。 数据来源为A和B，I2-I0为001； 运算是S-R，I5-I3为001； 运算结果存储到B口对应的地址并输出，I8-I6为011； 接受ALU的标志位输出的值，SST为001； 执行SUB运算，SSH SCI为001； B口对应R6，地址为0110；A口对应R7，地址为0111。 因为R6=AAAA，R7=9999，所以按START前ALU的输出值为1111，即输出值为1111。

区别： R2-R0→R0中的减法运算是R-S，所以I5-I3为010；而R6-R7→R6中的减法运算是S-R，所以I5-I3为001。

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计算机组成原理实验-运算器组成实验报告

计算机组成原理实验-运算器组成实验报告

计算机组成原理课程实验报告9.3 运算器组成实验*名：***学号：系别：计算机工程学院班级：网络工程1班指导老师：完成时间：评语：得分：9.3运算器组成实验一、实验目的1．熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作。

2．熟悉简单运算器的数据传送通路。

3．验证运算器74LS181的算术逻辑功能。

4．按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。

二、实验电路S3S2S1S0M图3.1 运算器实验电路图3.1示出了本实验所用的运算器数据通路图。

参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中。

RF(U30)由一个ispLSI1016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF中保存。

双端口寄存器堆模块的控制信号中，RS1、RS0用于选择从B端口（右端口）读出的通用寄存器，RD1、RD0用于选择从A端口（左端口）读出的通用寄存器。

而WR1、WR0用于选择写入的通用寄存器。

LDRi是写入控制信号，当LDRi＝1时，数据总线DBUS上的数据在T3写入由WR1、WR0指定的通用寄存器。

RF的A、B端口分别与操作数暂存器DR1、DR2相连；另外，RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上，因而RF中的数据可以直接通过B端口送到DBUS 上。

DR1和DR2各由1片74LS273构成，用于暂存参与运算的数据。

DR1接ALU的A输入端口，DR2接ALU的B输入端口。

ALU由两片74LS181构成，ALU的输出通过一个三态门（74LS244）发送到数据总线DBUS上。

实验台上的八个发光二极管DBUS7-DBUS0显示灯接在DBUS上，可以显示输入数据或运算结果。

另有一个指示灯C显示运算器进位标志信号状态。

图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，其中S3、S2、S1、S0、M、Cn#、LDDR1、LDDR2、ALU_BUS#、SW_BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD1、RD0、WR1、WR0都是电位信号，在本次实验中用拨动开关K0—K15来模拟；T2、T3为时序脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路。

董老师刘老师班--运算器实验报告--张睿欣--15281111

董老师刘老师班--运算器实验报告--张睿欣--15281111

脱机运算器实验报告理论课教师姓名：董岚实验指导教师：刘万成组号：姓名：张睿欣学号：15281111实验目的：了解妥及操作下AM2901运算器的功能与控制信号的使用，了解运算器AM2901的内部结构及工作时序，观察运算器运算的结果对状态标志的影响。

实验内容：运算器实验（1）实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）：R0+R1->R0 B口输入R0，A口输入R1，F->B所以I8I7I6为011，进行加法运算所以I5I4I3位000，数据来源位AB两口，所以I2I1I0为001，加法SSH为000，START前运算结果为1111，START后寄存器存入的状态标志结果是2121。

R0逻辑右移逻辑右移I8I7I6选择101，不进行运算I5I4I3为000，只取B口数据I2I1I0位011，右移操作SST位101，START前运算结果R0不变，START后右移变成7EFE运算器实验（2）实验步骤将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX00（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。

接下来，按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验，将结果填入表中：实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）：FFFF→R0 F->BI8I7I6为011，无运算操作I5I4I3为000，D输入I2I1I0为111，B口对应R0 R6+1→R6 I8I7I6同上，I5I4I3同上，从B口输入I2I1I0为011，自加一SSHSCI为001，B 口对应R6思考题：●分析R1-R2→R2 和R7-R8→R7的结果，并说明操作控制的区别。

区别在于R2是减数，R7是被减数，所以I5I4I3的编码不同●分析R6+1→R6与R5→Y同时R5+1→R5 的结果，并说明操作控制的区别。

因为R5→Y所以I8I7I6选择010，Y输出A口数据，要用A口数据计算，所以I2I1I0选择100。

运算器 实验报告汇总

运算器 实验报告汇总

计算机科学与技术系实验报告专业名称计算机科学与技术课程名称计算机组成与结构项目名称基本运算器实验班级学号姓名同组人员无实验日期 2015-11-1一、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、实验逻辑原理图与分析2.1 实验逻辑原理图及分析运算器内部含有三个独立运算部件，分别是算术、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在赘述。

移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩形来实现。

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，就可以实现移位功能，即：⑴对于逻辑左移或者逻辑右移功能，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.⑵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。

⑶对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或者是0填充，具体由相应的指令控制，使用另外的逻辑进位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，另外还有指示灯表明进位标志FC。

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,其余控制线号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。

北京交通大学数电实验预习报告2

北京交通大学数电实验预习报告2

数电实验预习报告
【实验二】同步计数器的应用
信号1606 唐成钢16211350
1 实验题目及要求
1)验证：用计数器74LS193设计的模六加法计数器(清零法) 。

2)设计：用计数器74LS193设计的模五减法计数器(预置法) 。

2 实验目的与知识背景
2.1实验目的
1)掌握同步计数器集成芯片74LS193的功能和使用方法。

2)掌握用集成计数器实现任意模数计数器。

2.2 实验原理
1)清零法：计数器设为加计数，通过外部方波信号，实现计数功能，当达到设计最大
值时，使用逻辑电路给CLEAR反馈一个高电平，实现清零。

2)预置法：通过对ABCD赋予高低电平，实现置初值，之后使用外部方波信号，使计
数器工作在减计数，当减为0时，给LOAD一个低电平，实现再次置初值。

3 实验过程
3.1实验电路及输入输出波形
其中B,D接高电平；A，C接低电平
3.2 每个电路的讨论
在实验过程中，可以将A B C D四个输入端用高低电频开关控制。

3.3 分析研究实验数据
根据题目要求，B接高电平；A，C，D接低电平，观察数码管显示结果，时钟脉冲及数码管输出结果如表。