八位运算器实验报告

名 称： 题 目：院 系：班 级：学生姓名：

实验报告

计算机组成原理大实验 8位模型机的设计 计算机系

8位模型机的设计

关键词

模型机设计 控制器 微程序设计

摘要

设计一个简单的8位模型机，主要包括指令系统、运算器、控制器、存储器、时序产生器总线等设计。

前言

原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。从课程地位来说，它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。

计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理，课程教学具有知识面广，内容多，难度大，更新快等特点。此次课程设计目的就是为了加深对计算机时间和空间概念的理解，增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步的了解。

计算机组成原理课程设计是为了加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解，更能增加如何实现计算机软件对硬件操作，让计算机有条不紊的工作。

正文

一、设计的目的

根据计算机组成原理课程所学知识，设计一个8位的模

综合实验报告

( 2010-- 2011 年度第 一 学期)

名 称： 计算机组成原理综合实验 题 目： 运算器实验 院 系： 计算机系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 一周

成 绩：

日期： 年 月

一、目的与要求

（1） 熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；

（2） 熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；

（3） 熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功

《计算机组成原理》实验报告（一）

实验名称 实验时间 实 验 人 学 号 实验性质 姓 名 算术逻辑运算实验 年 月 日 实验地点 合 作 者 实验小组 第 组 □验证性 □设计性 □综合性 □ 应用性 实验成绩： 评阅教师签名： 一、实验目的 1. 2. 3. 4. 掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 掌握简单运算器的数据传送通道。 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。 能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。 二、实验要求： 完成实验接线和所有实验题操作。 三、实验原理及方案： 1、运算器数据通路图 2、实验接线图 ? ? ? ? 实验连线。接好线后，先检查确认无误后再接通电源，避免烧坏实验仪。 用二进制数据开关分别向LDDR1寄存器和LDDR2寄存器输入数据。 通过总线输出寄存器LDDR1和LDDR2的内容。 验证算术/逻辑运算功能，测试结果。 四．实验结果和数据处理： 1.将实验结果（二进制数）填于下表中。 S3 S2 S1 S0 DR1 DR2 算术运算M=0 Cn=1

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

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

武汉理工大学《电工电子基础强化训练》课程设计说明书

1 设计意义及要求

1.1 设计意义

在很多关于智力竞赛的电视节目上，经常会出现抢答环节，参赛选手们在得到主持人发出的特定口令之后，都会争先恐后地按下抢答器，但每次抢答环节只有可能产生一位抢答成功的选手，同时可以断定这位参赛选手肯定是反应最快按下抢答器的。设计一个功能类似的八位抢答器不仅能够让大家进一步了解这种抢答器的工作原理，而且还能在功能上提出一些好的想法和思想，甚至可以实现部分新的功能，如果人们不断的进行具有创新性的设计实验，也许过不久那些竞赛类的电视的抢答模式就会发生一定的改变和创新，从而增加了节目的观赏性，进一步丰富大家的娱乐生活。

1.2 设计要求

（1）八个选手或代表队参加比赛，编号0，1，2，3，4，5，6，7，各用一个抢答按钮，其编号与参赛者的号码一致。此外，一个按钮给主持人用来清零； （2）抢答器具有数据锁存功能，并将所锁存的数据用数码管显示出来； （3）数码管不显示后动作选手编号，只显示先动作选手编号，并保持到主持人清零为止。

2 方案设计

2.1方案一

2.1.1设计框图

脉冲发 生器 1 数据锁存

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

实验八 集成运算放大器的应用——运算器

一、 实验目的

1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法 2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路 二、 实验原理

集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。

1. 反相放大器：

在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：AVF=

VOVI

= RF

1

R

2. 同相放大器：

在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为：AVF=

VOVI

=1+RF

1

R

3.电压跟随器：当R1→∞时，AVF→1，同相放大器就转变为电压跟随器。它是百分百串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压增益接近于

1的特点。 4.反相加法器：

在理想条件下，输出电压为：VO= RFVI1+RFVI2

1

2

RR

5.减法器：

在理想条件下，若R1=R2,RF=R3时，输出电压为：VO=RF VI2 VI1 ，若

1

R

RF=R1,,则VO=VI2-VI1,故此电路又称模拟减法器。 6.积分器：

7.微分器：

三、实验仪器

1.示波器一台

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

一、 实验名称：运算器实验

二、 实验目的：

1、 掌握运算器的组成及工作原理；

2、 熟悉ALU执行算术运算与逻辑运算的具体实现过程； 3、 掌握ALU 算术与逻辑运算的控制方法 4、 了解多片ALU的组合扩展功能和进位链的实现

三、 实验内容：

1、 两16位操作数的算术运算及进位影响 2、 两16位操作数的逻辑运算及进位影响 3、 不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果

四、 实验设备：

EL-JY-II型计算机原理实验系统，排线若干

五、 实验步骤：

1、 在系统断电的情况下，按实验指导书接线图完成本次实验的接线； 2、 系统上电，拨动清零开关，系统清零；

3、 从数据输入开关电路输入第一个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器1； 4、 从数据输入开关电路输入第二个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器2； 5、 关闭数据输入开关，开启ALU输出，检查两个16位数据正确与否，有错通过步骤3改正； 6、 设置方式控制M=0，拨动功能选择端S3，S2，S1，S0 进行算术运算，记录ALU输出结果； 7、 重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成；

8、 设置方式控制M=1，拨动功能选择端S3，