组成原理实验(五)-移位寄存器实验.doc

计算机组成原理 实验(五)-运算器扩展实验实验项目名: 移位寄存器实验实验要求：通过实验，理解移位操作的重要的作用;熟悉实验台上移位寄存器部件的硬件连线和移位操作的控制信号;掌握移位寄存器的控制方法;验证移位运算的意义。实验内容:（1）完成电路连接。将运算器单元、输入模块和输出模块挂接到总线上，连接好时序启停模块，为运算器工作提供基本的时序参考信号。（2）分析运算器单元的移位寄存器的数据通路，确定通过该寄存器实现一次移位操作所需的控制序号序列，根据其发生的先后时序关系,写出相应的微控制信号序列。（3）通过实验台的微控制输入开关，逐条的输入微控制信号，通过输入单元输入运算数据，在控制信号和时序信号的作用下，利用单步工作模式,控制移位寄存器工作，观察输出的计算结果。通过实验完成以下内容：A、验证各种移位操作的控制方法，记录结果。移位操作类型操作控制信号实验数据 结果S1S0M299-B将数据装入29911XXAAHAAH循环右移100有效55HAAH带进位的循环右移101有效55HCN=02AH循环左移010有效AAH55H带进位的循环左移011有效AAHCN=054H保持不变00X有效AAHAAH注意：299-B信号是通过CBA译码产生 CBA = 011，产生该信号B、设计控制信号，充分利用移位操作，实现以下运算： 操作要求操作控制信号序列S1 S0 M C B A实验数据结果数据的算术/逻辑左移1位 011 011(cy=0左)AAH54H数据的算术右移1位 101 011 (cy =1右)AAHD5H数据的逻辑右移1位 101 011 (cy =0右)AAH 55H数据4 010 011 (左)03H0CH数据4 101 011 (cy =1右)C0HF0H数据10*(2+8)03H1EH注意：结合运算器的加法操作 详细说明：（1）实验中使用的移位寄存器位于运算器单元，是由一片74LS299芯片构造的移位寄存器，通过内部逻辑连接，该移位寄存器可以实现对数据的循环左、右移和带进位CN的循环左、右移。充分利用各种提供的移位方式，配合上次实验课学过的运算单元，可以实现简单的乘法和除法运算。下面看下利用移位器进行运算的基本方法和步骤：（a）移位操作的实现方法： 通过输入模块将待操作的数据送到总线（SW-B）； 将总线上的数据打入移位寄存器（移位寄存器装数操作，见表1）； 对数据进行移位操作（根据表1的说明，合理的设置控制信号） 将移位结果送到总线上，以便观察或其它使用（299-B）；（b）移位运算与加法运算的配合：由于实验台的硬件限制，要实现简单的乘法运算，可以手动根据乘数的对应位值配置加法和移位操作实现。 将DR1寄存器作为部分积寄存器，初始化清零； 将DR2寄存器作为被乘数寄存器，初始化为被乘数的绝对值； 从乘数（绝对值）的最低位开始，根据对应位的值，控制ALU作DR1+DR2或者不加； 将加运算的结果送入299移位寄存器，做带进位的循环右移操作，将移位结果重新送回DR1寄存器；根据移位操作执行后CN标志，记录乘积的的最低位； 重复上述第3-5步，直到所有的乘数位都已考虑，完成乘法运算，乘积为DR1(部分积寄存器)的值（高位）和记录的所有移出CN位（低位）的合并；（2各模块控制信号说明： 输入模块： SW-B，开关输入信息送数据总线控制信号。 输出模块： LDED，数据总线数据送LED显示的控制信号。由A9=A8=1译码产生。 运算器模块： LDDR1，数据从总线加载到ALU输入端DR1的控制信号。 LDDR2，数据从总线加载到ALU输入端DR2的控制信号。 ALU-B，运算结果从ALU送到总线的控制信号。由C、B、A译码产生，CBA=010。 S0、S1、S2、S3、M，ALU运算方式控制信号。 CN，ALU最低位进位。本次实验会主要使用加法运算，F=A+B，控制信号 M=0,CN=1, S3S2S1S0 = 1001；F=A,控制信号 M=0,CN=1,S3S2S1S0 = 0000。其余情况，请查看教材或上次实验说明中的74181功能表。299移位寄存器： S0、S1、M，299移位方式控制信