合肥学院计算机组成原理实验三Word下载.docx
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同组人员
实验日期 2015.4.20
一、实验目的与要求
（1）了解运算器的组成结构
（２）掌握运算器的工作原理
2、实验逻辑原理图与分析
运算器原理图
分析：
运算器内部还有三个独立运算部件，分为算数、逻辑、移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B中,三个部件同时接收来自A和B的数据,个部件对操作数进行何种操作由控制信号S３Ｓ2S1S0和CN来决定,任何时候,多路选择开关只能选择三部件中的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CＬPＤ中。
三、数据通路图及分析（画出数据通路图并作出分析）
S1
S0
FZ
FC
Cn
S2
A=XX
B=XX
多路开关
进位
判零
&
LDA
T4
LDB
SHF=XX
LOG=XX
S3
CY1
CY2
ART=XX
XXXXXXXX
逻辑运算数据通路
算术运算数据通路
四、实验数据和结果分析
实验数据：
运算类型
A
B
S３S2 Ｓ1Ｓ0
CN
结果
逻辑运算
６５
A7
０ 0 0 0
Ｘ
F=（６5） FC=（0）FZ=（0）
Ａ7
0 00 1
F=（A7）FＣ=（0）ＦZ=（0）
0 01 0
X
F=（25）ＦC=（０）FZ=（0）
0 011
Ｆ=（E7）FC=（０）FZ=（０）
０100
F=（9A）ＦC=（0）FZ=（0）
移位运算
０１０1
F＝（CA） FＣ=（0）FZ=（０）
01 1 ０
F=（32）FＣ=
（1）FZ=（0）
１
F=（Ｂ2）FＣ=（１） FZ＝（0）
0 1 11
F=（ＣA）FC=
（1）FZ=（0）
1
F＝（CA）FC＝（０）ＦZ=（0）
算数运算
1000
F=（65） FC=（0）FZ=（0）
1 00 1
F=（０C）ＦＣ=（１）FＺ＝（0）
1０1 ０
F=（0Ｄ）ＦC=（１） FZ=（0）
１01１
F＝（BE）FC=
（1）FZ=（０）
１ 1 0 0
F=（64）FＣ=（０）FZ=（０）
１ 10１
F=（66）ＦC=（0）FZ=（０）
结果分析:
（1）当S3、S2、S1、S０＝０01０时，此时运算器进行的是逻辑与运算，因为暂存器A中的数据存入的是65H,用二进制表示为01１０0１01，暂存器Ｂ中的数据存入的是A7H，用二进制表示为１010 0111，将A和B的二进制数进行逻辑与后得到的二进制数为0010 01０１,其十六进制表示为２５H，故运算器中的显示数据为25H。
（2）当S３、S2、S1、Ｓ0=0０１1时,此时运算器进行的是逻辑或运算，因为暂存器Ａ中的数据存入的是65H,用二进制表示为011001０1，暂存器B中的数据存入的是A７H，用二进制表示为10１00111，将A和Ｂ的二进制数进行逻辑与后得到的二进制数为1110０111，其十六进制表示为Ｅ７H，故运算器中的显示数据为E7Ｈ。
（3）当S３、S2、S１、S0=011１,CN＝１时，此时运算器进行的是F=A带进位循环左移一位,因为暂存器A中的数据存入的是6５H,用二进制表示为01100101,将其左移一位0,末位补上移出的0后，其二进制表示为１1０0101０,其对应的十六进制表示为ＣAH,故运算器中的显示数据为ＣAH。
（4）当S3、Ｓ2、S１、S0=1０11时，此时运算器进行的是算术运算F=A-B,因为暂存器Ａ中的数据存入的是6５H，用二进制表示为0110０10１,暂存器B中的数据存入的是A7H,用二进制表示为1０10011１,因为A＜B,故无法进行正常的相减,然而Ａ－B等价于A+Ｂ补,B补=010１1００1,相加后得到二进制数1０111110，其十六进制表示为BＥH,故运算器中的显示的数据为BEH。
五、实验问题分析、思考题与小结
实验问题分析：
在本次实验过程中,我在连接好线路后，按照实验指导书上的步骤将两个数据分别存入到暂存器A和暂存器B中，然后根据表3-１分别对S３、S2、S1、S0和CN置数,然后将运算器中显示的数据填写到表格当中，然后发现其中某些数据与实际数据不对应,经检查后发现原来是ＣN一直保持为０，故导致部分答案不一致。
思考题:
1.CＯN单元的SＤ27...ＳＤ20数据开关置为一个二进制数（任意）、置ＬDＡ＝1,LＤＢ=0，连续按动时序单元的ＳＴ按钮，实现了什么数据通路？
答:
将该二进制数通过数据开关打入到暂存器A中。
2.CON单元的SD27.．.SD20数据开关置为一个二进制数（任意）、置LＤA＝0,LDB＝1，连续按动时序单元的ＳT按钮,实现了什么数据通路?
答：
将该二进制数通过数据开关打入到暂存器B中。
3.置ＡLU_B=0、LDA=0、LDＢ＝0置（S3、S2、S1、S０）＝1111,实现了什么数据通路,进行什么运算?
答：
LDA,LDB－＞ART-＞多路开关->
BＵS,进行的是算数运算，保留。
4.置ALU_B=0、ＬDA=0、LＤＢ=0置（S3、S２、Ｓ１、Ｓ0）＝10１0，实现了什么数据通路,进行什么运算?
答：
LDA，ＬDB->
ART->
多路开关->
BUS,进行的是算数运算,F＝A＋B+FC。
5.置ALU_B=0、LＤA=0、ＬDB=０置（S3、S2、S1、S0）=1010，运算结果是多少?
答:
F=A+B+FC,FC=0时F=0Ｄ,FC=１时,F=OE。
6.你对7４1８１的功能有哪些认识?
４位算逻单元,A、Ｂ为输出操作数，Ｆ为结果，可以进行算数运算和逻辑运算,Ｃｎ为低位进位,通过与74182的级联可以构造多位数的加法器。
小结：
在本次实验中,我初步了解了运算器的基本组成结构,并且掌握了运算器的工作原理。
与此同时,我对运算器的三种运算，逻辑运算、算术运算和移位运算有了直观的感受,对与它们的理解更加深刻,也懂得了这三种运算的区别和联系。
在实验中，给我的最大感受依旧是细心决定实验的成败,往往实验中的一次小小的走神，总是会致使你的某一步错误，然后导致实验结果的错误，而且你还觉得自己做的都是正确的,不知道实验究竟是错在哪里。
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