运算器组成实验的实验原理

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

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）

曾国江—计算机组成原理实验报告

计算机组成原理课程实验报告

9.3 运算器组成实验

姓 名： 曾国江 学 号： 系 别： 计算机工程学院 班 级： 网络工程1班 指导老师： 完成时间： 评语：

得分：

- 1 -

曾国江—计算机组成原理实验报告

9.3运算器组成实验

一、实验目的

1．熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作。 2．熟悉简单运算器的数据传送通路。 3．验证运算器74LS181的算术逻辑功能。 4．按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。

二、实验电路

数据显示灯DBUS7ALU-BUS#LDRiT3S3S2S1S0MCn+4F7F6F5F4CnF3F2F1F0Cn+4Cn三态门（244）DBUS0CCn#ALU（181）A7A6A5A4B7B6B5B4ALU（181）A3A2A1A0B3B2B1B0LDDR1T2DR1（273）LDDR2T

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

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，

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