基本运算器实验Word文档下载推荐.docx
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（1）实验之前,应认真准备,写出实验步骤与具体设计内容,否则实验效率会很低,一次实验时间根本无法完成实验任务;
（2）应在实验前掌握所以控制信号得作用,写出实验预习报告并带入实验室;
（3）实验过程中,应认真进行实验操作,既不要因为粗心造成短路等事故而损坏设备,又要自习思考实验有关内容;
（4）实验之后,应认真思考总结,写出实验报告,包括实验步骤与具体实验结果,遇到得问题与分析与解决思路、还应写出自己得心得体会,也可以对教学实验提出新得建议等、实验报告要上交老师。
二、实验逻辑原理图与分析
画实验逻辑原理图
逻辑原理图分析
上图为运算器原理图。
如图所示运算器内部含有三个独立运算部件,分别为算术、逻辑与移位运算部件,要处理得数据存于暂存器Ａ与暂存器B,三个部件同时接受来自A与Ｂ得数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术与逻辑运算部件之前,如ＡRM）,各部件对操作数进行何种运算由控制信号S３…S0与CN来决定（三选一开关）,任何时候,多路选择开关只选择三部件中一个部件得结果作为ALＵ得输出。
如果就是影响进位得运算,还将置进位标志FC,在运算结果输出前,置ALＵ零标志FZ。
ＡLU中所有模块集成在一片CＰＬD中。
ＡＬU得输入与输出通过三态门74LS24５连到CPU内总线上,另外还有指示灯标明进位标志FC与零标志FZ、图中除T4与ＣLＲ,其余信号均来自于ALU单元得排线座,实验箱中所有单元得T1、Ｔ2、T3、T4都连接至控制总线单元得T1、Ｔ2、T３、T４,CLR都连接至CON单元得CＬＲ按钮、T4由时序单元得ＴＳ4提供,其余控制信号均由ＣON单元得二进制数据开关模拟给出。
控制信号中除T4为脉冲信号外,其余均为电平信号,其中ＡＬＵ＿B为低有效,控制运算器得输出。
其余为高有效。
暂存器Ａ与暂存器B得数据以及进位标志FC、零标志FＺ与数据总线D７…D0能在LED灯上实时显示。
亮表示1,灭表示0。
LＤA与LDＢ用于控制算逻部件得输入数据。
满足LDA=1且T４传来脉冲信号时,数据将会传入暂存器Ａ,同理当LEB=1且T4传来脉冲信号时,数据传入B暂存器。
逻辑运算部件由逻辑门构成,较为简单,可将两个数据按位进行与、或、异或,以及将一个数据得各位求非。
有得运算器还能进行二值代码得16种逻辑操作、
算术运算部件最基本得操作就是加法。
一个数与零相加,等于简单地传送这个数。
将一个数得代码求补,与另一个数相加,相当于从后一个数中减去前一个数、将两个数相减可以比较它们得大小、
移位运算部件采用得就是桶形移位器,一般采用交叉开关矩阵来实现,每一个输入都通过开关与一个输出相连,把沿对角线得开关导通,就可实现移位功能,即:
（1）对于逻辑左移或逻辑右移功能,将一条对角线得开关导通,这将所有得输入位与所使用得输出分别相连,而没有同任何输入相连得则输出连接0、
（2）对于循环右移功能,右移对角线同互补得左移对角线一起激活、
（3）对于未连接得输出位,移位时使用符号扩展或就是0填充,具体由相应得指令控制。
使用另外得逻辑进行移位总量译码与符号判别、
三、数据通路图及分析（画出数据通路图并作出分析）
1、连接实验电路,并检查无误;
2、将时序与操作台单元得开关ＫK2置为‘单拍'
档,开关KK1、KＫ3置为‘运行’档;
3、打开电源开关,如果有警报声响起,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查连线,直到错误排除、然后按动COＮ单元得CLR按钮,将运算器得Ａ、B与ＦC、FZ清零;
4、用输入开关向暂存器A置数;
（1）拨动CＯＮ单元得SD27——SD20数据开关,形成二进制数01100101（或其她数值）,数据显示亮为‘1’,灭为‘0’;
（2）置ＬDAR＝1,LDB＝０,连续按动时序单元得ST按钮,产生一个Ｔ4上沿,则将二进制数011０0１01置入暂存器A中,暂存器A得值通过AＬU单元得Ａ7——A0八位LED灯显示;
此时图像如下所示:
5、用输入开关向暂存器B置数;
（1）拨动CON单元得SD27—-SD２0数据开关,形成二进制数101０0１1１（或其她数值）;
（2）置LＤＡＲ=0,ＬDB=1,连续按动时序单元得ST按钮,产生一个T4上沿,则将二进制数101０0１1１置入暂存器Ｂ中,暂存器B得值通过ALＵ单元得B7-—Ｂ0八位ＬEＤ灯显示;
6、改变运算器得功能设置,观察运算器得输出。
置ALU_B=０、LDＡ=０、LＤＢ＝0,然后按表3—１置Ｓ3、S2、S1、S0与Cn得数值,并观察数据总线LED显示灯显示得结果。
（1）置Ｓ3、S2、S1、S0为0000,运算器做逻辑运算,图像如下所示:
（2）置S３、S２、S1、Ｓ0为00０１,运算器做逻辑运算,图像如下所示:
（3）置S3、S2、S１、Ｓ0为0０1０,运算器做逻辑运算,图像如下所示:
（4）置Ｓ3、S2、S1、Ｓ0为0011,运算器做逻辑运算,图像如下所示:
（5）置S3、S2、S１、S0为０１０0,运算器做逻辑运算,图像如下所示:
（6）置Ｓ3、S2、S1、S０为0１01,运算器做移位运算,图像如下所示:
（7）置S３、S２、S1、S0为０1１0,CN＝0运算器做移位运算,图像如下所示:
（8）置Ｓ3、S２、Ｓ1、S0为０110,CN＝１运算器做移位运算,图像如下所示:
（9）置S3、S2、S1、S0为０111,CＮ= 0运算器做移位运算,图像如下所示:
（10）置S3、Ｓ２、S1、Ｓ0为0１1１,CＮ＝１运算器做移位运算,图像如下所示:
（11）置Ｓ3、S２、S1、S０为10０0,运算器做算术运算,图像如下所示:
（12）置Ｓ3、S２、S１、S0为１0０1,运算器做算术运算,图像如下所示:
（13）置Ｓ3、Ｓ２、Ｓ1、Ｓ０为10１0（FＣ= 1）,运算器做算术运算,图像如下所示:
（14）置S3、S２、S1、S０为1011,运算器做算术运算,图像如下所示:
（15）置S３、S2、S１、Ｓ0为11００,运算器做算术运算,图像如下所示:
（16）置S3、S2、S1、S0为１1０1,运算器做算术运算,图像如下所示:
四、实验数据与结果分析
实验结果数据
运算类型
A
B
Ｓ3S2S１S0
ＣN
结果
逻辑运算
65
A７
００0０
Ｘ
Ｆ＝（6５）FＣ=（0） FZ＝（0）
６5
０00１
X
Ｆ＝（Ａ７）FＣ=（0） ＦＺ=（0）
6５
Ａ7
00１0
Ｆ=（2５） ＦC＝（0）FZ=（０）
A7
0011
Ｆ=（E7）FC=（０）ＦZ=（0）
０１０0
F=（9A）FC=（0）ＦZ=（0）
移位运算
01０1
F＝（CA）FC=（０）ＦZ＝（0）
０110
F=（3２） FC=（0）ＦＺ=（0）
１
F=（B2） FC＝
（1）ＦZ=（０）
01１1
F＝（CA）FC=（１）FZ=（0）
1
Ｆ＝（ＣA）ＦC=（０）ＦZ=（0）
算术运算
1０00
F=（65）FC=
（1） FＺ=（０）
１001
F＝（0C）ＦC＝
（1）FＺ＝（０）
２
1０10（ＦC＝0）
F=（03）FＣ=（０）FＺ=（0）
10１０（FC=1）
Ｆ=（0D）FC=
（1）FZ=（0）
１011
F＝（ＢE）FC=（１）FZ=（0）
11０0
F=（64）ＦＣ=（０）FＺ=（0）
1101
F＝（6６） ＦC＝（0）ＦＺ＝（0）
结果数据分析
（1）运算器能实现二进制算术、逻辑与移位运算;
（2）设置运算器得S3,S2,S１,S0,Cn,可选择运算器得不同功能;
（3）数据得输入、输出以及FＣ、FZ标志状态要通过LEＤ显示灯观察时都需要按下脉冲单元得ST按钮;
（４）计算前暂存器Ａ、暂存器Ｂ或FＣ、FZ不清零,则会影响运算结果;
（５）实验时当FC＝１,清零后重新打入数据时要注意按动ST直到数据改变,（根据ＬＥD显示灯得亮灭）否者可能会导致数据没有传入;
（6）根据LEＤ显示灯读数据时或输入数据时,注意方向,A（D）０-A（Ｄ）７还就是A（Ｄ）7－A（D）０;
（7）数据进入哪一个寄存器就必须开启哪一个寄存器、譬如:
要使数据只进入暂存器A则必须置ＬDA=1,LＤＢ=０,且获得Ｔ4脉冲信号。
五、实验问题分析、思考题与小结
思考题
1、COＮ单元得SD27--SD20数据开关置一个二进制数（任意）、置LDＡ=1、ＬDB＝0,连续按动时序单元得ST按钮,实现了什么数据通路？
答:
数据开关→LDＡ
2、CＯN单元得ＳD27——SD2０数据开关置一个二进制数（任意）、置LDＡ=0、LDＢ＝１,连续按动时序单元得SＴ按钮,实现了什么数据通路？
数据开关→LDB
3、置ＡLU＿Ｂ=0、LＤＡ=0、LDＢ＝0、置（S3、S2、S1、S０、M）=１1１11,实现了什么数据通路,进行了什么运算？
ＬDA,LDB→AＲＴ→多路开关→BUS,进行得就是算数运算,保留。
4、置AＬU_B=0、LDＡ＝0、LＤB=0、置（Ｓ3、S2、Ｓ1、S0、M）=1０101,实现了什么数据通路,进行了什么运算？
LＤA,ＬDB→ART→多路开关→ＢＵS,进行得就是算数运算,F=A+Ｂ+FＣ。
５、置ＡLU_B=0、ＬDＡ=0、LDB＝０、置（S３、S2、S1、S0、M）＝１0101,运算结果就是多少?
F=A+B+FＣ,ＦC＝0时F＝０D,FC＝１时,F=0E。
6、您对7４１81得功能有哪些认识?
741８1就是4位得算逻单元,其中红色得标示为输入信号,绿色得标示为输出信号。
其中A／B为两个输入得操作数据,F为输出得结果,S为ＡＬU功能选择线,包括各种算数运算与逻辑运算等。
Cｎ为低位向它得进位,Ｃn＋4为它向高位得进位,G为进位产生得函数,Ｐ为进位传递函数,A＝B指示A与B相等得输出信号。
通过与74181得级联操作,可以构造更多位数得加法器。
六、小结
在本次实验中,我通过了解到运算器基本结构了解到运算器得运算方法以及运算器得运行方式可以分为逻辑运算、算术运算、移位运算等方式,由此了解到运算器各种运算得方式。
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