计算机组成及系统结构实验报告_计算机-计算机原理.pdf
《计算机组成及系统结构实验报告_计算机-计算机原理.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机组成及系统结构实验报告_计算机-计算机原理.pdf(16页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、.-.word.zl-评语:课中检查完成的题号及题数:课后完成的题号与题数:成绩:自评成绩:95 实验报告 实验名称:基于 Verilog 语言的运算器和存储器 设计与实现 日期:2015.11.2 班级:10011303 学号:2013302534:杨添文 一、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。3、掌握静态随机存储器 RAM 工作特性及数据的读写方法。二、实验内容:1、基本运算器实验。2、静态随机存储器实验。三、项目要求及分析:1、基本运算器实验:要求:验证和实现运算器的数据运算功能。这些运算除了常规的加、减、乘、除等基本的算术运算之外,还包括能进行“逻辑判断”的
2、逻辑处理能力,即“与”、“或”、“非”这样的基本逻辑运算以及数据的比较、移位等操作。分析:(1)运算器原理图如下图所示.-.word.zl-运算器内部含有三个独立运算部件,分别为算术、逻辑和移位运算部件,要处理的数据存于暂存器 A 和暂存器 B,三个部件同时接受来自 A 和B 的数据,各部件对操作数进行何种运算由控制信号 S3S0 来决定,任何时候,多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为 ALU 的输出。如果是算术运算,还将置进位标志 FC,在运算结果输出前,置 ALU 零标志。(2)ALU 和外围电路的连接如下图所示:(图中的小方框代表排针座)器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了
3、解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移取低位位.-.word.zl-(3)运算
4、器的逻辑功能表如表所示:运算类型 S3S2S1S0 功能 逻辑运算 0 0 0 0 F=A(直通)0 0 0 1 F=B(直通)0 0 1 0 F=AB(FZ)0 0 1 1 F=A+B(FZ)0 1 0 0 F=/A(FZ)移位运算 0 1 0 1 F=A 逻辑右移 B(取低 3位)位(FZ)0 1 1 0 F=A 逻辑左移 B(取低 3位)位(FZ)0 1 1 1 F=A 算术右移 B(取低 3位)位(FZ)1 0 0 0 F=A 循环右移 B(取低 3位)位(FZ)算术运算 1 0 0 1 F=A 加 B(FC,FZ)1 0 1 0 F=A 加 B加(FC,FZ)1 0 1 1 F=A
5、减 B(FC,FZ)1 1 0 0 F=A 减 1(FC,FZ)1 10 1 F=A 加 1(FC,FZ)1 1 1 0(保留)1 1 1 1(保留)2、静态随机存储器实验:要求:实现静态随机存储器的读写操作,通过软件中的数据通路图来观测实验结果。分析:(1)实验原理图如下图所示:器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下图所示运算器内部含有三个独立运算部件
6、分别为算术逻辑和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移取低位位.-.word.zl-存储器数据线接至数据总线,数据总线上接有 8 个 LED 灯显示 D7D0 的内容。地址线接至地址总线,地址总线上接有 8 个 LED 灯显示 A7A0 的内容,地址由地址锁存器(74LS273,位于 PC&AR 单元)给出。数据开关(位于 IN 单元)经一个三态门(74LS245)连
7、至数据总线,分时给出地址和数据。地址寄存器为 8 位,接入 6116 的地址 A7A0,6116 的高三位地址 A10A8 接地,所以其实际容量为 256 字节。(2)实验中的读写控制逻辑如下图所示:IOM 用来选择是对 I/O 还是对 MEM 进行读写操作,RD=1 时为读,WR=1 时为写。四、具体实现:1、基本运算器实验:(1)按下图连接实验电路,并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明(其它实验相同)。功能 1 0 0 0 X 1 0 0 X 0 1 0 不选择 读 写 写 器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性
8、及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移取低位位.-.word.zl-(2)将时序单元的状态开关置为单步档,MEM 单元的编程开关置为运行档。(
9、3)打开电源开关,如果听到有嘀报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。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。拨动 CON 单元的SD27SD20 数据开关,形成二进制数01100101(或其它数值),数据显示亮为 1,灭为 0。置 LDA=1,LDB=0,按动时序单元的 TS 按钮,产生一个 T2 上沿,则将二进制数 01100101 置入暂存器 A 中,暂存器 A 的值通过ALU 单元的A7A0 八位 LED 灯显示。(5)用输入开关向暂存器 B 置数。拨动 CON 单元的SD27S
10、D20 数据开关,形成二进制数 10100111(或其它数值)。置 LDA=0,LDB=1,按动时序单元的 TS 按钮,产生一个 T2 上沿,则将二进制数 10100111 置入暂存器 B 中,暂存器 B 的值通过ALU 单元的B7B0 八位 LED 灯显示。(6)改变运算器的功能设置,观察运算器的输出。置 ALU_B=0、LDA=0、LDB=0,然后按表 1-1-1 置 S3、S2、S1、S0 和 的数值,并观察数据总线 LED 显示灯显示的结果。如置 S3、S2、S1、S0 为 0010,运算器作逻辑与运算,置 S3、S2、S1、S0 为 1001,运算器作加法运算。如果实验箱和 PC 联
11、机操作,则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果,方法是: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,如下图所示。进行上面的手动操作,每按动一次 TS 按钮,数据通路图会有数据的流动,反映当前运算器所做的操作,或在软件中选择“【调试】【单周期】”,其作用相当于将时序单元的状态开关置为单步档后器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器
12、原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移取低位位.-.word.zl-按动了一次 TS 按钮,数据通路图也会反映当前运算器所做的操作。2、静态随机存储器实验:(1)关闭实验系统电源,按下图连接实验电路,并检查无误,图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。(2)将时序单元的状态开关置为单步档(时序单元的介绍见附录器
13、设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移
14、取低位位.-.word.zl-二),MEM 单元的编程开关置为运行档。(3)将 CON 单元的 IOR 开关置为 1(使 IN 单元无输出),打开电源开关,如果听到有嘀报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。(4)给存储器的 00H、01H、02H、03H、04H 地址单元中分别写入数据11H、12H、13H、14H、15H。由前面的存储器实验原理图可以看出,由于数据和地址由同一个数据开关给出,因此数据和地址要分时写入,先写地址,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0),然后利用数据开关设定地址,输出地址到数据总线(IOR=0),最后打开地址寄存
15、器门控信号(LDAR=1),按动 TS 产生 T2 脉冲,即将地址打入到 AR 中。再写数据,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0)和地址寄存器门控信号(LDAR=0),然后利用数据开关给出要写入的数据,输出数据到数据总线(IOR=0),最后使存储器处于写状态(WR=1,RD=0,IOM=0),按动 TS 产生 T2 脉冲,即将数据打入到存储器中。写存储器的流程如下图所示(以向 00 地址单元写入 11H 为例):(5)依次读出第 00、01、02、03、04 号单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。同写操作类似,也要先给出地址,然后进行读,地址的给出和前
16、面一样,而在进行读操作时,应先关闭 IN 单元的输出(IOR=1),然后使存储器处于读状态(WR=0,RD=1,IOM=0),此时数据总线上的数即为器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算还将置进位标志在运算结果输出前
17、置零标志和外围电路的连接如下图所示图中的小方框代表排针座运算器的逻辑功能表如表所示运算类型逻辑运算移位运算算术运算功能直通直通逻辑右移取低位位逻辑左移取低位位.-.word.zl-从存储器当前地址中读出的数据内容。读存储器的流程如下图所示(以从 00 地址单元读出 11H 为例):(6)如果实验箱和 PC 联机操作,则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果,方法是:打开软件,选择联机软件的“【实验】【存储器实验】”,打开存储器实验的数据通路图,如下图所示。进行上面的手动操作,每按动一次 TS 按钮,数据通路图会有数据的流动,反映当前存储器所做的操作(即使是对存储器进行读,也应按动一次 TS 按
18、钮,数据通路图才会有数据流动),或在软件中选择“【调试】【单周期】”,其作用相当于将时序单元的状态开关置为单步档后按动了一次 TS 按钮,数据通路图也会反映当前存储器所做的操作。器设计与实现日期班级学号杨添文一实验目的了解运算器的组成结构掌握运算器的工作原理掌握静态随机存储器工作特性及数据的读写方法二实验内容基本运算器实验静态随机存储器实验三项目要求及分析基本运算器实验要求验证 处理能力即与或非这样的基本逻辑运算以及数据的比较移位等操作分析运算器原理图如下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和移位运算部件要处理的数据存于暂存器和暂存器三个部件同时接受来自和的数据各 如果是算术运算
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机 组成 系统 结构 实验 报告 原理
限制150内