实验二运算器实验原理

实验二 运算器AM2901实验

该实验操作不需用到电脑，不需实现电脑和实验箱的连接，操作全部在实验箱上完成。

实验过程当中，要仔细进行，防止损坏设备，分析可能遇到的各种现象，判断结果是否正确，记录运行结果。

实验目的：

1、深入了解AM2901运算芯片的功能、结构； 2、深入了解4片AM2901的级联方式；

3、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。

教学计算机的运算器部件主体由4片4位的运算器芯片AM2901彼此串接构成，它输出16位的数据运算的结果（用Y表示）和4个结果特征位（用Cy，F=0000，OVER，F15表示）。它的输入（用D表示）只能来自于内部总线。

确定运算器运算的数据来源、运算功能、结果处置，需要使用控制器提供的I8~I0、B3~B0、A3~A0共17个信号。

运算器的输出直接连接到地址寄存器AR的输入引脚，用于提供地址总线的信息来源。运算器的输出还经过两个8位的244器件的控制（使用DC1译码器的YTOIB#信号）被送到内部总线IB，用于把运算器中的数据或者运算结果写入内存储器或者输入输出接口芯片。

运算器产生的4个结果特征位的信息需要保存，为此设置一个4位的标志寄存器FLAG，用于保存这4个结果特征信息，标

实验二 运算器AM2901实验

该实验操作不需用到电脑，不需实现电脑和实验箱的连接，操作全部在实验箱上完成。

实验过程当中，要仔细进行，防止损坏设备，分析可能遇到的各种现象，判断结果是否正确，记录运行结果。

实验目的：

1、深入了解AM2901运算芯片的功能、结构； 2、深入了解4片AM2901的级联方式；

3、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。

教学计算机的运算器部件主体由4片4位的运算器芯片AM2901彼此串接构成，它输出16位的数据运算的结果（用Y表示）和4个结果特征位（用Cy，F=0000，OVER，F15表示）。它的输入（用D表示）只能来自于内部总线。

确定运算器运算的数据来源、运算功能、结果处置，需要使用控制器提供的I8~I0、B3~B0、A3~A0共17个信号。

运算器的输出直接连接到地址寄存器AR的输入引脚，用于提供地址总线的信息来源。运算器的输出还经过两个8位的244器件的控制（使用DC1译码器的YTOIB#信号）被送到内部总线IB，用于把运算器中的数据或者运算结果写入内存储器或者输入输出接口芯片。

运算器产生的4个结果特征位的信息需要保存，为此设置一个4位的标志寄存器FLAG，用于保存这4个结果特征信息，标

实验二运算器实验 1.算术逻辑运算实验 一.实验目的

1.了解简单运算器的数据传输通路。 2.验证运算功能发生器的组合功能。 3.掌握算术逻辑运算加、减、与的工作原理。 4.验证实验台运算的8位加、减、与、直通功能。 5.按给定数据,完成几种指定的算术和逻辑运算。 二.实验内容 1.实验原理

算术逻辑单元ALU的数据通路如图2-1所示。其中运算器ALU181根据74LS181的功能用VHDL硬件描述语言编辑而成,构成8位字长的ALU。参加运算的两个8位数据分别为A[7..0]和B[7..0],运算模式由S[3..0]的16种组合决定,而S[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生,计数时钟是Sclk(图2-1;此外,设M=0,选择算术运算,M=1为逻辑运算,C N为低位的进位位;F[7..0]为输出结果,C O为运算后的输出进位位。两个8位数据由总线IN[7..0]分别通过两个电平锁存器74373锁入,ALU功能如表2-1所示。

表2-1 ALU181的运算功能

注1、* 表示每一位都移至下一更高有效位, “+”是逻辑或,“加”是算术加

注2、在借位减法表达上,表2-1与标准的74181的真值表略有不同。 三.实验步骤 (1

实验 运算器组成实验

一、实验目的

1．掌握运算器(AIU)的工作原理。 2．熟悉，74LSl81运算器的组合功能。

3．按给定数据r完成几种指定的算术运算和逻辑运算。 二、实验原理

运算器实验在主板的运算器单元电路上进行.控制信号、数据；时序信 号均由逻辑开关电路和时序生成电路提供。SWl开关产生8位二进制数据，并发送至总线。DR1、DR2为运算暂存器，LDDR1、LDDR2为暂存器的输入控制信号。当其有效时，按Po键把总线数据送至暂存器DRl和DR2。 选择S3－S0、M、/CN，信号，可实现ALU的算术／逻辑操作。／ALU-BUS信号有效时 三、实验步骤．

1．预置下表的逻辑按键状态、把运算结果送至总线。

SW3 F0 /R0-B 1

上述控制信号的预置选取了时钟信号f0，设置了单步操作方式，关闭了一些与本次实验无关的信号。

2.实验步骤按表1。实验时，对表中的逻辑按键进行操作，使它置1或清0。在对暂存器存数时，先设置LDDRi有效，再由SWl输入数据，然后在P0脉冲(产生T'4，信号)作用下，数据存入暂存器。表中带X的为不确定的随机态，不会影响运算器操作。D7-Do数

山西大学计算机与信息技术学院

实

姓 名 课程名称 成 绩 实验名称 学 号 验

报告

专业班级 2011级 计算机科学与技术 实验日期 计算机组成原理课程设计 指导教师 批改日期 实验一 基本运算器实验 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、实验内容： 1、 实验原理： 本实验的原理如图 1-1 所示。 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、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，三个部件同时接受来自 A 和 B 的数据，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。 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，另外还有指示灯标明进位标志 FC 和零标志 FZ。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、

实验一 运算器实验

计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由 CPU 中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件 ALU。首先安排基本运算器实验，了解运算器的基本结构。

1.1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。

1.2实验设备

PC机一台，Digilent Nexys 4TM开发板，Xilinx Vivado开发套件。

1.3实验原理

Digilent Nexys 4TM开发板的通用I/O设备电路图如图1.1所示：

开发板的通用I/O设备电路图

如上所示，Nexys4 DDR板 包括2个三色LED，16个滑动开关，6个按钮开关，16个单体LED和1个数字-8的七段显示器。为了防止粗心大意的短路（假如一个FPGA针脚分派到一个按钮开关或者滑动开关被粗心大意的定为输出时将发生短路）损害，按钮开关和滑动开关通过串联电阻连接到FPGA。5个按钮开关分派到1个“+”信号的配置是瞬时开关，在正常情况下，这些瞬时开关不用时产生低信号输出，被压时产生高信号输出。另一方面，“CPU RESET”红色按钮不用时产生高信号输出，被压时产生低信号输出。“CPU RESET”按钮常常在EDK（嵌入式开发

实验题目 运算器实验

一、算术逻辑运算器

1. 实验目的与要求：

1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 2.掌握简单运算器的数据传送通道。

3.验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。 4.能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。 2. 实验方案：

（一）实验方法与步骤 1实验连线

按书中图1－2在实验仪上接好线后，仔细检查正确与否，无误

后才接通电源。每次实验都要接一些线，先接线再开电源，这样可以避免烧坏实验仪。

2 用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。 3 通过总线输出寄存器DR1和DR2的内容。 （二）测试结果

3. 实验结果和数据处理： 实验结果记录表： 练习一 B 练习二 选项 B J O DR1 AA FF 55 DR2 55 FF 01 S3 S2 S1 S0 逻辑运算 算术运算（M=0） (M=1、Cn任意) Cn=1(无进位) Cn=0(有进位) 0 0 0 1 F=（00000000） F=（11111111） F=（00000000）

实验一 运算器实验

计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由 CPU 中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件 ALU。首先安排基本运算器实验，了解运算器的基本结构。

1.1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。

1.2实验设备

PC机一台，Digilent Nexys 4TM开发板，Xilinx Vivado开发套件。

1.3实验原理

Digilent Nexys 4TM开发板的通用I/O设备电路图如图1.1所示：

开发板的通用I/O设备电路图

如上所示，Nexys4 DDR板 包括2个三色LED，16个滑动开关，6个按钮开关，16个单体LED和1个数字-8的七段显示器。为了防止粗心大意的短路（假如一个FPGA针脚分派到一个按钮开关或者滑动开关被粗心大意的定为输出时将发生短路）损害，按钮开关和滑动开关通过串联电阻连接到FPGA。5个按钮开关分派到1个“+”信号的配置是瞬时开关，在正常情况下，这些瞬时开关不用时产生低信号输出，被压时产生高信号输出。另一方面，“CPU RESET”红色按钮不用时产生高信号输出，被压时产生低信号输出。“CPU RESET”按钮常常在EDK（嵌入式开发

池州学院数学计算机科学系实验报告

专业： 计算机科学与技术 班级： 实验课程： 计算机组成原理 姓名： 学号： 实验室： 硬件实验室 同组同学：

实验时间： 2013年3月20日 指导教师签字： 何向荣 成绩：

基本运算器实验：减法运算

一 实验目的和要求

1.了解运算器的组成结构。 2.掌握运算器的工作原理。

二 实验环境

PC机一台，TD-CMA 实验系统一套

三 实验步骤及实验记录 （1）按图连接电路。

打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图。

（2）将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档, 开关KK1 、KK3 置为‘运行’档。

(3) 打开电源开关，然后按动CON单元的CLR 按钮，将运算器的A、B 和FC、FZ清零。

(4) 用输入开关向暂存器A 置数

① 拨动CON单元的SD27?S

池州学院数学计算机科学系实验报告

专业： 计算机科学与技术 班级： 实验课程： 计算机组成原理 姓名： 学号： 实验室： 硬件实验室 同组同学：

实验时间： 2013年3月20日 指导教师签字： 何向荣 成绩：

基本运算器实验：减法运算

一 实验目的和要求

1.了解运算器的组成结构。 2.掌握运算器的工作原理。

二 实验环境

PC机一台，TD-CMA 实验系统一套

三 实验步骤及实验记录 （1）按图连接电路。

打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图。

（2）将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档, 开关KK1 、KK3 置为‘运行’档。

(3) 打开电源开关，然后按动CON单元的CLR 按钮，将运算器的A、B 和FC、FZ清零。

(4) 用输入开关向暂存器A 置数

① 拨动CON单元的SD27?S