《计算机组成原理》运算器实验报告.docx

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1、、实验名称：运算器实验二、实验目的：1、掌握运算器的组成及工作原理；2、熟悉ALU执行算术运算与逻辑运算的具体实现过程；3、掌握ALU算术与逻辑运算的控制方法4、了解多片ALU的组合扩展功能和进位链的实现三、实验内容：1、两16位操作数的算术运算及进位影响2、两16位操作数的逻辑运算及进位影响3、不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果四、实验设备：EL-JY-II型计算机原理实验系统，排线若干五、实验步骤：1、在系统断电的情况下，按实验指导书接线图完成本次实验的接线；2、系统上电，拨动清零开关，系统清零；3、从数据输入开关电路输入第一个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器1；4、从

2、数据输入开关电路输入第二个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器2；5、关闭数据输入开关，开启ALU输出，检查两个16位数据正确与否，有错通过步骤3改正;6、设置方式控制MR,拨动功能选择端S3, S2, SI, SO进行算术运算，记录ALU输出结果;7、重复步骤6,直到S3, S2, SI, SO所有组合（16种）被完成；8、设置方式控制M=l,拨动功能选择端S3, S2, SI, SO进行逻辑运算，记录ALU输出结果;9、重复步骤6,直到S3, S2, SI, SO所有组合（16种）被完成；10、 对实验结果进行检查，如有错误，找出原因，重做实验，直到正确为止。六、实验结果整个实验

3、记录的实验结果如下：表一：ALU算术与逻辑运算实验结果LT1LT2S3S2S1S0M=0 （算术运算）M=1 （逻辑运算）Cn=l （无进位）Cn=0 （有进位）1234H5678H0000F=1234HF=1235HF=EDCBH000 1F=567CHF=567DHF=A983H00 1 0F = BBB7HF=BBB8HF=4448H00 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 100F=1238HF=1239HF=EDCFH0 10 1F=5680HF=5681HF=A987H0 110F=BBBBHF=BBBCHF=444CH0 111F=0003HF=0004HF=00

4、04H1000F =2464HF=2465HF=FFFBH100 1F=68ACHF=68ADHF二BBB3H10 10F 二 CDE7HF=CDE8HF=5678H10 11F=122FHF=1230HF=1230H110 0F=2468HF=2469HF=FFFFH110 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1110F=CDEBHF=CDECHF=567CH1111F=1233HF=1234HF=1234H表二74181ALU功能表（分析时使用）选择M=1 逻辑操作M=0算术操作S3S2SIsoCn=l （无进位）Cn=0 （有进位）0000F=/AF二AF=A 加 10001F=

5、/(A+B)F=A+BF=(A+B)加 10010F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加 10011F=0F或 1（2的补）F=00100F=/(A*B)F=a 力 n A*/BF=A 加 A*/B 加 10101F=/BF=(A+B)加 A*/BF=(A+B)加 A*/B 加 10110F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A 减 B0111F=A*/BF=A*/B 减 1F=A*/B1000F=/A+BF=A 加 A*BF=A 加 A *B 加 11001F=/(/A*B+A*/B)F=A 加 BF=A加B加11010F=BF=(A+/B)加 A*BF=(A+/B)加 A*B 力

6、n 11011F=A*BF=A*B 减 1F=A*B1100F=1F=A 加 AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)力口 AF=(A+B)加 A 加 11110F=A+BF=(A+/B)加 AF=(A+/B)加 A 加 11111F=AF=A 减 1F=A七、分析讨论M是算术与逻辑运算的选择端决定了 ALU进行那类运算，SO, SI, S2, S3是功能选择控制端， 决定是做加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑异或等运算，表一的实验结果与手工验算完全一致，从而 验正了整个ALU的算术/逻辑运算功能和进位处理功能。灵活运用SO, SI, S2, S3的不同组合可以 实现许多其它功能，如本AL

7、U虽然没有求补功能但可以通过取反加1完成求补运算，向左移位的实 现可采用自身相加（A+A=2A）,此外选择M=l, S3可S1用=1H1或S3s2S1SO=1O1O将操作数A或B可 以直接送到ALU的输出，这样可以直接验证输入数据是否正确。本次实验也涉及到了数据总线，总 线有三个性质：公共性、驱动性和三态性，在数据输入时利用控制开关来控制三态，有效时输出数 据，无效时数据输入缓冲器呈高阻（相当断开）与数据总线隔离；公共性是总线的最根本的属性， 所有传输的数据都通过共享数据线分时完成的，何时完成靠控制信号来区分，如输入的两个16位数 据就是通过数据总线分两次（分时）传送的。八、心得体会这是计算机组成原理的第一个实验，虽然还有点陌生，但基本熟悉了整个实验系统的基本结构, 了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。最重要的是通过实验掌握了 运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与 逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚 的。