課程名稱

計算機組成原理實驗實驗課時3實驗項目基本運算器實驗實驗時間2011.10.13實驗目的

(1)了解運算器的組成結構。(2)掌握運算器的工作原理。實驗環境PC機一臺，TD-CM3+或TD-CMX實驗系統一套。實驗內容（算法、程序、步驟和方法）實驗原理運算器內部含有算術、邏輯和移位運算三個獨立運算部件。要處理的數據暫存于暫存器A（如圖中DDR1）和暫存器B（如圖中DDR2）中。三個部件接受來自于兩個暫存器的數據。實驗中所用的運算器數據通路如圖所示。其中運算器由兩片74LS181以并／串形式構成８位字長的ALU。運算器的輸出經過一個三態門（74LS245）和數據總線相連，運算器的兩個數據輸入端分別由二個鎖存器（74LS373）鎖存，鎖存器的輸入連至數據總線，數據開關(“INPUTDEVICE”)用來給出參與運算的數據，并經過一三態門（74LS245）和數據總線相連，數據顯示燈（“BUSUNIT”）已和數據總線相連，用來顯示數據總線內容。圖中已將用戶需要連接的控制信號用圓圈標明（其他實驗相同，不再說明），其中除T4為脈沖信號，其它均為電平信號。由于實驗電路中的時序信號均已連至“W/RUNIT”的相應時序信號引出端，因此，在進行實驗時，只需將“W/RUNIT”的T4接至“STATEUNIT”的微動開關KK2的輸出端，按動微動開關，即可獲得實驗所需的單脈沖，而S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各電平控制信號用“SWITCHUNIT”中的二進制數據開關來模擬，其中Cn、ALU-B、SW-B為低電平有效，LDDR1、LDDR2為高電平有效。運算器數據通路實驗步驟連接實驗線路，實驗連線如下圖所示。仔細查線無誤后，接通電源。實驗連線圖(2)將時序與操作臺單元的開關KK2置為‘單拍’檔,開關KK1、KK3置為‘運行’檔。(3)打開電源開關，如果聽到有‘嘀’報警聲，說明有總線競爭現象，應立即關閉電源，重新檢查接線，直到錯誤排除。然后按動CON單元的CLR按鈕，將運算器的A、B和FC、FZ清零。(4)用輸入開關向暫存器A置數。①撥動CON單元的SD27…SD20數據開關，形成二進制數01100101（或其它數值），數據顯示亮為‘1’，滅為‘0’。②置LDA=1，LDB=0，連續按動時序單元的ST按鈕，產生一個T4上沿，則將二進制數01100101置入暫存器A中，暫存器A的值通過ALU單元的A7…A0八位LED燈顯示。(5)用輸入開關向暫存器B置數。①撥動CON單元的SD27…SD20數據開關，形成二進制數10100111（或其它數值）。②置LDA=0，LDB=1，連續按動時序單元的ST按鈕，產生一個T4上沿，則將二進制數10100111置入暫存器B中，暫存器B的值通過ALU單元的B7…B0八位LED燈顯示。(6)改變運算器的功能設置，觀察運算器的輸出。置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0，然后按表1-1-1置S3、S2、S1、S0和Cn的數值，并觀察數據總線LED顯示燈顯示的結果。如置S3、S2、S1、S0為0010，運算器作邏輯與運算，置S3、S2、S1、S0為1001，運算器作加法運算。如果實驗箱和PC聯機操作，則可通過軟件中的數據通路圖來觀測實驗結果（軟件使用說明請看附錄一），方法是：打開軟件，選擇聯機軟件的“【實驗】—【運算器實驗】”，打開運算器實驗的數據通路圖，如圖1-1-6所示。進行上面的手動操作，每按動一次ST按鈕，數據通路圖會有數據的流動，反映當前運算器所做的操作，或在軟件中選擇“【調試】—【單節拍】”，其作用相當于將時序單元的狀態開關KK2置為‘單拍’檔后按動了一次ST按鈕，數據通路圖也會反映當前運算器所做的操作。數據記錄和計算

運算類型DR1DR2S3S2S1S0CN結果邏輯運算68A800000F＝（A8）FC＝（0）FZ＝（0）68A800010F＝（B8）FC＝（0）FZ＝（0）68A800100F＝（A8）FC＝（0）FZ＝（0）68A800110F＝（B8）FC＝（0）FZ＝（0）68A801000F＝（67）FC＝（0）FZ＝（0）移位運算68A801010F＝（A8）FC＝（0）FZ＝（0）68A801100F＝（64）FC＝（0）FZ＝（0）68A81F＝（64）FC＝（0）FZ＝（0）68A801110F＝（60）FC＝（0）FZ＝（0）68A81F＝（61）FC＝（0）FZ＝（1）算術運算68A810000F＝（A8）FC＝（0）FZ＝（0）68A810010F＝（60）FC＝（0）FZ＝（0）68A81010（FC＝0）0F＝（60）FC＝（0）FZ＝（0）68A81010（FC＝1）0F＝（）FC＝（0）FZ＝（0）68A810110F＝（F0）FC＝（0）FZ＝（0）68A811000F＝（A7）FC＝（0）FZ＝（0）68A811010F＝（A9）FC＝（0）FZ＝（0）結論（結果）本組取DR1為68，DR2為A8，結果如表所示。小結

通過初次學習使用運算器以及初次學習自己連線，并且比