精品基本运算器实验模板Word下载.docx
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(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。
(二)实验要求:
(1)实验之前,应认真准备,写出实验步骤和具体设计内容,否则实验效率会特别低,一次实验时间根本无法完成实验内容,即使基本作对了,也很难说懂得了些什么重要教学内容。
(2)应在实验前掌握所有控制信号的作用,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破坏设备,又要仔细思考实验有关内容,把自己想不明白的问题通过实验理解清楚。
二、实验逻辑原理图与分析
2.1画实验逻辑原理图
xxxxxxxxxx
2.2逻辑原理图分析
1)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(有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前,如ARM)。
2)各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3„S0和CN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CPLD中。
三、数据通路图及分析
1、逻辑运算
2、移位运算
3、
4、算术运算:
5、
四、实验数据和结果分析
4.1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=65FC=0FZ=0
0001
F=A7FC=0FZ=0
0010
F=25FC=0FZ=0
0011
F=E7FC=0FZ=0
0100
F=9AFC=0FZ=0
移位运算
0101
F=CAFC=0FZ=0
0110
F=32FC=0FZ=0
1
F=B2FC=1FZ=0
0111
F=CAFC=1FZ=0
算数运算
1000
1001
F=0CFC=1FZ=0
1010(FC=0)
F=0DFC=1FZ=0
1010(FC=1)
F=0EFC=1FZ=0
1011
F=BEFC=1FZ=0
1100
F=64FC=0FZ=0
1101
F=66FC=0FZ=0
4.2结果数据分析
1.逻辑运算
A=65,B=A7,
S3S2S1=0010时,F=AB
01100101
&
10100111
00100101
S3S2S1=0011时,F=A+B
+10100111
11100111
2.移位运算
S3S2S1=0111时,cn=1,F=A带进位循环左移1位
01100101→11001010
3.算数运算
S3S2S1=1001时,F=A+B
00001100
S3S2S1=1011时,F=A-B
[A]补=001100101
[-B]补=101011001
001100101
+101011001
110111110
五、实验问题分析、思考题与小结
(实验过程中的问题分析、产生的原因以及解决方法;
思考题;
总结)
思考题:
1、con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数(任意)、置LDA=1,LDB=0,连续按动时序单元的ST按钮,实现了什么数据通路?
答:
数据开关→LDA
2、con单元的SD27…SD20数据开关置一个二进制数(任意)、置LDA=0,LDB=1,连续按动时序单元的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)=1111,实现了什么数据通路,进行什么运算?
LDA,LDB→ART→多路开关→BUS,进行的是算数运算,保留。
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?
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,实现了什么数据通路,进行什么运算?
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:
74181是4位的算逻单元,其中红色的标示为输入信号;
绿色的标示为输出信号;
其中A/B为两个输入的操作数据;
F为输出的结果;
S为ALU功能选择线:
包括各种算术元算和逻辑运算等;
Cn为低位向他的进位,Cn+4为他向高位的进位;
G为进位产生函数;
P为进位传递函数;
A=B为指示A与B相等的输出信号。
通过与74182的级联操作,可以构造更多位数的加法器。
小结:
通过实验我掌握了存储器的工作特点,和使用方法,学会了写地址操作数,将数据写入到地址寄存器AR里,对存储器的地址单元进行写内容操作和相关数据的写入,最后独处地址单元的内容,在此实验中,一定要注意数据的输入的正确性,一次输入错误就可能重头开始,同时在确定线路连接正确的前提下,再接通电源,有利于实验的保护。
六、其它
得分(百分制)
实验报告分析评价
课程名称
班级
实验名称
时间
实验报告情况分析:
经验总结及进一步改进措施:
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