組成原理-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院面向?qū)ο蠹夹g(shù)試驗(yàn)報(bào)告(二)專業(yè)班級(jí)信息技術(shù)01試驗(yàn)地點(diǎn)J411學(xué)生學(xué)號(hào)1005110129指導(dǎo)教師張俊學(xué)生姓名周敏試驗(yàn)時(shí)間第10周星期5試驗(yàn)項(xiàng)目運(yùn)算控制試驗(yàn)類別基礎(chǔ)性（） 設(shè)計(jì)性（） 綜合性（） 其它（ ）試驗(yàn)?zāi)康募耙?. 掌握八位運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳輸格式。2. 驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器及進(jìn)位控制的組合功能。3. 完成算術(shù)、邏輯、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)，熟悉ALU運(yùn)算控制的運(yùn)用。4. 記錄數(shù)據(jù)，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。成 績(jī) 評(píng) 定 表類 別評(píng) 分 標(biāo) 準(zhǔn)分值得分合 計(jì)上機(jī)表現(xiàn)積極出勤、遵守紀(jì)律主動(dòng)完成設(shè)計(jì)任務(wù)30分程序與報(bào)告程序代碼規(guī)范、功能正確報(bào)告詳實(shí)完整、體現(xiàn)收獲70分備注： 評(píng)

2、閱教師： 日 期： 年 月 日試 驗(yàn) 內(nèi) 容1、 實(shí)驗(yàn)原理1. 原理圖 實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1所示。ALU運(yùn)算器由CPLD描述。運(yùn)算器的輸出FUN經(jīng)過74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連，運(yùn)算源寄存器A和暫存器B的數(shù)據(jù)輸入端分別由2個(gè)74LS574鎖存器鎖存，鎖存器的輸入端與數(shù)據(jù)總線相連，準(zhǔn)雙向I/O輸入輸出端口用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，經(jīng)2片74LS245三態(tài)門與數(shù)據(jù)總線相連。 圖1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖中AWR、BWR在“搭接態(tài)”由實(shí)驗(yàn)連接對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制開關(guān)控制，“0”有效，通過【單拍】按鈕產(chǎn)生的脈沖把總線上的數(shù)據(jù)打入，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算源寄存器A、暫存器B的寫入操作。2.運(yùn)算器功能編碼表1 ALU運(yùn)

3、算器編碼表算術(shù)運(yùn)算邏輯運(yùn)算K15K13K12K11功能K15K13K12K11功能MS2S1S0MS2S1S00000A+B+C1000B0001ABC1001/A0010RLC1010A-10011RRC1011A=00100A+B1100A#B0101AB1101A&B0110RL1110A+10111RR1111A 實(shí)驗(yàn)中通過控制M S2 S1 S0的電平高低來控制運(yùn)算。例如： 令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0100），為算術(shù)加，F(xiàn)UN及總線單元顯示A+B的結(jié)果令M S2 S1 S0（K15 K13K11=0101），為算術(shù)減，F(xiàn)UN及總線單元顯示AB的結(jié)果。令M

4、 S2 S1 S0（K15 K13K11=1101），為邏輯與，F(xiàn)UN及總線顯示A邏輯與B的結(jié)果。令M S2 S1 S0（K15 K13K11=1100），為邏輯或，F(xiàn)UN及總線顯示A邏輯或B的結(jié)果3. 移位運(yùn)算原理現(xiàn)代計(jì)算機(jī)CPU的累加器（A）在運(yùn)算中通常含有移位的功能，為了規(guī)范運(yùn)算器的設(shè)計(jì)，Dais-CMX08+在移位運(yùn)算時(shí)把累加器A視為移位的源與目的寄存器，也就是說移位是通過累加器A實(shí)現(xiàn)的，這種規(guī)范的設(shè)計(jì)理念使我們的運(yùn)算器能夠與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)微指令系統(tǒng)相吻合，達(dá)到可以面向源程序級(jí)（匯編及C語言）的水準(zhǔn)。1. 移位控制編碼表2 移位編碼表K15K13K12K11功能MS2S1S00111RR011

5、0RL0011RRC0010RLC2. 移位執(zhí)行過程 循環(huán)左移 循環(huán)右移 帶進(jìn)位循環(huán)左移CY 帶進(jìn)位循環(huán)右移CY所謂循環(huán)移位，就是指移位時(shí)數(shù)據(jù)的首尾相連進(jìn)行移位，即最高（最低）位的移出位又移入數(shù)據(jù)的最低（最高）位。根據(jù)循環(huán)移位時(shí)進(jìn)位位是否一起參加循環(huán)，可將循環(huán)移位分為不帶進(jìn)位循環(huán)和帶進(jìn)位循環(huán)兩類。其中不帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位“CY”的內(nèi)容不與數(shù)據(jù)部分一起循環(huán)移位，也稱小循環(huán)。帶進(jìn)位循環(huán)是指進(jìn)位 “CY”中的內(nèi)容與數(shù)據(jù)部分一起循環(huán)移位，也稱大循環(huán)。不帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入最低位。不帶進(jìn)位循環(huán)右移：各位按位右移，最低位移入最高位。帶進(jìn)位循環(huán)左移：各位按位左移，最高位移入C中，C中內(nèi)容

6、移入最低位。帶進(jìn)位循環(huán)右：各位按位右移，最低位移入C中，C中內(nèi)容移入最高位。循環(huán)移位一般用于實(shí)現(xiàn)循環(huán)式控制、高低字節(jié)的互換，還可以用于實(shí)現(xiàn)多倍字長(zhǎng)數(shù)據(jù)的算術(shù)移位或邏輯移位。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 將K23K0置“1”，滅M23M0控位顯示燈。然后按下表要求“搭接”部件控制電路。表3運(yùn)算實(shí)驗(yàn)電路搭接表連線信號(hào)孔接入孔作用有效電平1DRCKCLOCK單元手動(dòng)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)的時(shí)鐘源上升沿打入2X2K10(M10)源部件譯碼輸入端X2三八譯碼八中選一低電平有效3X1K9(M9)源部件譯碼輸入端X14X0K8(M8)源部件譯碼輸入端X05XPK7(M7)源部件奇偶標(biāo)志：0=偶尋址，1=奇尋址6MK15(M15)運(yùn)算控制

7、位：0=算術(shù)運(yùn)算，1=邏輯運(yùn)算7S2K13(M13)運(yùn)算狀態(tài)位S28S1K12(M12)運(yùn)算狀態(tài)位S19S0K11(M11)運(yùn)算狀態(tài)位S010AWRK17(M17)A運(yùn)算源寄存器寫使能低電平有效11BWRK18(M18)B運(yùn)算源暫存器寫使能低電平有效 1.按照上表所示的信號(hào)孔和接入孔連接好電路。 2.通過“I/O輸入輸出單元”開關(guān)向寄存器A和B置數(shù)，具體操作步驟如下： 置數(shù)I/O=XX33h數(shù)據(jù)來源I/O單元累加器A=33K10K7=1000按【單拍】按鈕置數(shù)I/O=XX24h暫存器B=24按【單拍】按鈕K18 K17=10K18 K17=01 3.在給定A=33H、B=24H的情況下，K23

8、K0置“1”，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置位M S2 S1 S0（K15 K13K11），觀察運(yùn)算器的輸出，填入下表格中。 試 驗(yàn) 內(nèi) 容 運(yùn)算控制運(yùn)算表達(dá)式 K15 K13 K12 K11 A B運(yùn)算結(jié)果 M S2 S1 S0帶進(jìn)位右移 RRC A 0 0 1 1 33 24FUN=(19) 算術(shù)加 A+B 0 1 0 0 33 24FUN=(57) 算術(shù)減 A-B 0 1 0 1 33 24FUN=(0F) 左移 RL A 0 1 1 0 33 24FUN=(66) 右移 RR A 0 1 1 1 33 24FUN=(99) 清零 0 1 0 1 1 33 24FUN=(00) 邏輯或 A OR B 1 1 0 0 33 24FUN=(37) 邏輯與 A AND B 1 1 0 1 33 24FUN=(20) A加1 A + 1 1 1 1 0 33 24FUN=(34) 取A值 A 1 1 1 1 33 24FUN=(33) 表 4 ALU運(yùn)算器真值表 經(jīng)分析，實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)際值與理論值一致。 試 驗(yàn) 總 結(jié) 經(jīng)過本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算以及移位運(yùn)算的過程有了一定的了解，通過改變運(yùn)