《計算機組成原理》運算器試驗報告

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一、試驗名稱：運算器試驗

二、試驗目的：

1、把握運算器的組成及工作原理；

2、熟悉ALU執(zhí)行算術運算與規(guī)律運算的具體實現(xiàn)過程；3、把握ALU算術與規(guī)律運算的控制方法4、了解多片ALU的組合擴展功能和進位鏈的實現(xiàn)

三、試驗內(nèi)容：

1、兩16位操作數(shù)的算術運算及進位影響2、兩16位操作數(shù)的規(guī)律運算及進位影響3、不同控制組合下的算術與規(guī)律運算的輸出結果

四、試驗設備：

EL-JY-II型計算機原理試驗系統(tǒng)，排線若干

五、試驗步驟：

1、在系統(tǒng)斷電的狀況下，按試驗指導書接線圖完成本次試驗的接線；2、系統(tǒng)上電，撥動清零開關，系統(tǒng)清零；

3、從數(shù)據(jù)輸入開關電路輸入第一個16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進入暫存寄放器1；4、從數(shù)據(jù)輸入開關電路輸入其次個16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進入暫存寄放器2；5、關閉數(shù)據(jù)輸入開關，開啟ALU輸出，檢查兩個16位數(shù)據(jù)正確與否，有錯通過步驟3改正；6、設置方式控制M=0，撥動功能選擇端S3，S2，S1，S0進行算術運算，記錄ALU輸出結果；7、重復步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成；

8、設置方式控制M=1，撥動功能選擇端S3，S2，S1，S0進行規(guī)律運算，記錄ALU輸出結果；9、重復步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成；

10、對試驗結果進行檢查，如有錯誤，找出原因，重做試驗，直到正確為止。

六、試驗結果

整個試驗記錄的試驗結果如下：

表一：ALU算術與規(guī)律運算試驗結果

LT1LT2S3S2S1S00000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111M=0（算術運算）F=1234HF=567CHF=BBB7HF=FFFFHF=1238HF=5680HF=BBBBHF=0003HF=2464HF=68ACHF=CDE7HF=122FHF=2468HF=68B0HF=CDEBHF=1233HF=1235HF=567DHF=BBB8HF=0000HF=1239HF=5681HF=BBBCHF=0004HF=2465HF=68ADHF=CDE8HF=1230HF=2469HF=68B1HF=CDECHF=1234HM=1（規(guī)律運算）F=EDCBHF=A983HF=4448HF=0000HF=EDCFHF=A987HF=444CHF=0004HF=FFFBHF=BBB3HF=5678HF=1230HF=FFFFHF=BBB7HF=567CHF=1234HCn=1（無進位）Cn=0（有進位）1234H5678H表二74181ALU功能表（分析時使用）選擇S3S2S1S0000000010010001101000101011001111000100110101100110111101111

M=0算術操作M=1規(guī)律操作Cn=1（無進位）Cn=0（有進位）F=/AF=/(A+B)F=/A*BF=0F=/(A*B)F=/BF=A*/BF=/A+BF=/(/A*B+A*/B)F=BF=1F=A+/BF=A+BF=AF=AF=A+BF=A+/BF=減1(2的補)F=A加A*/BF=(A+B)加A*/BF=A*/B減1F=A加A*BF=A加BF=(A+/B)加A*BF=A*B減1F=A加AF=(A+B)加AF=(A+/B)加AF=A減1F=A加1F=(A+B)加1F=(A+/B)加1F=0F=A加A*/B加1F=(A+B)加A*/B加1F=A減BF=A*/BF=A加A*B加1F=A加B加1F=(A+/B)加A*B加1F=A*BF=A加A加1F=(A+B)加A加1F=(A+/B)加A加1F=AF=(/A*B+A*/B)F=A減B減11011F=A*B

七、分析探討

M是算術與規(guī)律運算的選擇端決定了ALU進行那類運算，S0，S1，S2，S3是功能選擇控制端，決定是做加、減、規(guī)律與、規(guī)律或、規(guī)律異或等運算，表一的試驗結果與手工驗算完全一致，從而驗正了整個ALU的算術/規(guī)律運算功能和進位處理功能。靈活運用S0，S1，S2，S3的不同組合可以實現(xiàn)大量其它功能，如本ALU雖然沒有求補功能但可以通過取反加1完成求補運算，向左移位的實現(xiàn)可采用自身相加（A+A=2A），此外選擇M=1，S3S2S1S0=1111或S3S2S1S0=1010將操作數(shù)A或B可以直接送到ALU的輸出，這樣可以直接驗證輸入數(shù)據(jù)是否正確。本次試驗也涉及到了數(shù)據(jù)總線，總線有三特性質(zhì)：公共性、驅(qū)動性和三態(tài)性，在數(shù)據(jù)輸入時利用控制開關來控制三態(tài)，有效時輸出數(shù)據(jù)，無效時數(shù)據(jù)輸入緩沖器呈高阻（相當斷開）與數(shù)據(jù)總線隔離；公共性是總線的最根本的屬性，所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都通過共享數(shù)據(jù)線分時完成的，何時完成靠控制信號來區(qū)分，如輸入的兩個16位數(shù)據(jù)就是通過數(shù)據(jù)總線分兩次（分時）傳送的。

八、心得體會

這是計算機組成原理的第一個試驗，雖然還有點陌生，但基本熟悉了整個試驗系統(tǒng)的基本結構，了解了該試驗裝置按功能分成幾大區(qū)，學會何時操作各種開