合肥学院计算机组成原理实验三

1、计算机科学与技术系 实 验 报 告专业名称 软件工程 课程名称 计算机组成原理 工程名称 根本运算器实验 班 级 学 号 姓 名 同组人员 实验日期 2021.4.20 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CN算数运算部件移位运算部件逻辑运算部件A273B273显示A显示B三选一开关三态控制245译 码 器LDAT4D70IN70LDBT4FCFCCNCY2 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

2、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)S1S0FZFCCnS2A=XXB=XX多路开关进位判零&&LDAT4LDBT4SHF=XXLOG=XXS1S1S2S2S0S3CY1CY2T4S1S1S2S2S2S3S0CY2T4CnFCS0ART=XXX X X X X X X XX X X X X X X X逻辑运算数据通路S1S0FZFCCnS2A=XXB

3、=XX多路开关进位判零&&LDAT4LDBT4SHF=XXLOG=XXS1S1S2S2S0S3CY1CY2T4S1S1S2S2S2S3S0CY2T4CnFCS0ART=XXX X X X X X X XX X X X X X X X逻辑运算数据通路S1S0FZFCCnS2A=XXB=XX多路开关进位判零&&LDAT4LDBT4SHF=XXLOG=XXS1S1S2S2S0S3CY1CY2T4S1S1S2S2S2S3S0CY2T4CnFCS0ART=XXX X X X X X X XX X X X X X X X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

4、型ABS3 S2 S1 S0CN结果逻辑运算65A7 0 0 0 0XF=(65) FC=(0) FZ=(0)65A7 0 0 0 1XF=(A7) FC=(0) FZ=(0) 0 0 1 0XF=(25) FC=(0) FZ=(0) 0 0 1 1XF=(E7) FC=(0) FZ=(0) 0 1 0 0XF=(9A) FC=(0) FZ=(0)移位运算 0 1 0 1XF=(CA) FC=(0) FZ=(0)0 1 1 0 0F=(32) FC=(1) FZ=(0)1F=(B2) FC=(1) FZ=(0) 0 1 1 1 0F=(CA) FC=(1) FZ=(0)1F=(CA) FC=(

5、0) FZ=(0)算数运算 1 0 0 0XF=(65) FC=(0) FZ=(0) 1 0 0 1XF=(0C) FC=(1) FZ=(0) 1 0 1 0XF=(0D) FC=(1) FZ=(0) 1 0 1 1XF=(BE) FC=(1) FZ=(0) 1 1 0 0XF=(64) FC=(0) FZ=(0) 1 1 0 1XF=(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0110 0101，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

6、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0110 0101，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1110 0111，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0110 01

7、01，将其左移一位0，末位补上移出的0后，其二进制表示为1100 1010，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0110 0101，暂存器B中的数据存入的是A7H，用二进制表示为1010 0111，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=0101 1001，相加后得到二进制数1011 1110，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，

8、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，故导致局部答案不一致。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

9、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，保存。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？ 答：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根本组成结构，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