計算機組成原理實驗-運算器組成實驗報告

曾國江—計算機組成原理實驗報告 - 0 - 計算機組成原理課程實驗報告9.3 運算器組成實驗姓 名： 曾國江 學 號： 系 別： 計算機工程學院 班 級： 網絡工程1班 指導老師： 完成時間： 評語：得分：曾國江—計算機組成原理實驗報告 - 1 - 9.3運算器組成實驗 一、實驗目的 1．熟悉雙端口通用寄存器堆的讀寫操作。 2．熟悉簡單運算器的數據傳送通路。 3．驗證運算器74LS181的算術邏輯功能。 4．按給定數據，完成指定的算術、邏輯運算。 二、實驗電路 ALU-BUS# DBUS7 DBUS0 Cn# C 三態門(244) 三態門(244) ALU(181) ALU(181) S3 S2 S1 S0 M A7A6A5A4 F7F6F5F4 F3F2F1F0 B3B2B1B0 Cn+4 Cn Cn Cn+4 LDDR2 T2 T2 LDDR1 LDRi T3 SW-BUS# DR1(273) DR2(273) 雙端口通用寄存器堆RF (ispLSI1016) RD1 RD0 RS1 RS0 WR1 WR0 數據開關(SW7-SW0) 數據顯示燈 A3A2A1A0 B7B6B5B4 圖3.1 運算器實驗電路 LDRi T3 A B 三 態 門 RS-BUS# 圖3.1示出了本實驗所用的運算器數據通路圖。參與運算的數據首先通過實驗臺 操作板上的八個二進制數據開關SW7-SW0來設置，然后輸入到雙端口通用寄存器堆RF曾國江—計算機組成原理實驗報告 - 2 - 中。 RF(U30)由一個ispLSI1016實現，功能上相當于四個8位通用寄存器，用于保存 參與運算的數據，運算后的結果也要送到RF中保存。雙端口寄存器堆模塊的控制信號 中，RS1、RS0用于選擇從B端口(右端口)讀出的通用寄存器，RD1、RD0用于選擇從 A端口(左端口)讀出的通用寄存器。而WR1、WR0用于選擇寫入的通用寄存器。LDRi 是寫入控制信號，當LDRi＝1時，數據總線DBUS上的數據在T3寫入由WR1、WR0指定 的通用寄存器。RF的A、B端口分別與操作數暫存器DR1、DR2相連；另外，RF的B端 口通過一個三態門連接到數據總線DBUS上，因而RF中的數據可以直接通過B端口送 到DBUS上。 DR1和DR2各由1片74LS273構成，用于暫存參與運算的數據。DR1接ALU的A輸 入端口，DR2接ALU的B輸入端口。ALU由兩片74LS181構成，ALU的輸出通過一個三 態門(74LS244)發送到數據總線DBUS上。 實驗臺上的八個發光二極管DBUS7-DBUS0顯示燈接在DBUS上，可以顯示輸入數據 或運算結果。另有一個指示燈C顯示運算器進位標志信號狀態。 圖中尾巴上帶粗短線標記的信號都是控制信號，其中 S3、S2、S1、S0、M、Cn#、LDDR1、LDDR2、ALU_BUS#、SW_BUS#、LDRi、RS1、RS0、RD 1、RD0、WR1、WR0都是電位信號，在本次實驗中用撥動開關K0—K15來模擬；T2、T3 為時序脈沖信號，印制板上已連接到實驗臺的時序電路。實驗中進行單拍操作，每次 只產生一組T1、T2、T3、T4時序脈沖，需將實驗臺上的DP、DB開關進行正確設置。 將DP開關置1，DB開關置0，每按一次QD按鈕，則順序產生T1、T2、T3、T4一組單 脈沖。 三、實驗設備 1.TEC-5計算機組成實驗系統1臺 2.邏輯測試筆一支(在TEC-5實驗臺上) 3.雙蹤示波器一臺(公用) 4.萬用表一只(公用) 四、實驗任務曾國江—計算機組成原理實驗報告 - 3 - 1、按圖3.1所示，將運算器模塊與實驗臺操作板上的線路進行連接。由于運 算器模塊內部的連線已由印制板連好，故接線任務僅僅是完成數據開關、控制信 號模擬開關、與運算器模塊的外部連線。注意：為了建立清楚的整機概念，培養 嚴謹的科研能力，手工連線是絕對必要的。 2.用開關SW7—SW0向通用寄存器堆RF內的R0—R3寄存器置數。然后讀出R0—R3 的內容，在數據總線DBUS上顯示出來。 3.驗證ALU的正邏輯算術、邏輯運算功能。令DR1=55H，DR2=0AAH，Cn#=1。在M=0和M=1兩種情況下，令S3—S0的值從 0000B變到1111B，列表表示出實驗結果。實驗結果包含進位C，進位C由指示燈顯示。 注意：進位C是運算器ALU最高位進位Cn+4#的反，即有進位為1，無進位為0。 五、實驗要求 1.做好實驗預習，掌握運算器的數據傳輸通路及其功能特性，并熟悉本實驗中所用 的模擬開關的作用和使用方法。 2.寫出實驗報告，內容是：(1) 實驗目的。 (2) 按實驗任務3的要求，列表表示出實驗結果。 (3) 按實驗任務4的要求，在表中填寫各控制信號模擬開關值，以及運算結果 值。 六、實驗步驟和實驗結果 (1) 、實驗任務2的實驗步驟和結果如下：(假定RO=66H,R1=99H) 1.置DP=1，DB=0，編程開關撥到正常位置。 接線表如下： 數據通路 WR0 WR1 RS0 RS1 SW_BUS# RS_BUS# LDRi 電平開關 K0 K1 K2 K3 K3 K5 K6 2.打開電源曾國江—計算機組成原理實驗報告 - 4 -以下2條是將66H、99H分別寫入R0、R1 3.置K0(WR0)=0，K1(WR1)=0，K4(SW_BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1，K6(LDRi)=1，SW7-SW0=66H.在DBUS上將觀察到DBUS=66H.按QD按鈕將66H寫入R0。 4.置K0(WR0)=1,K1(WR1)=0，K4(SW_BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1，K6(LDRi)=1,SW7-SW0=99H.在DBUS上將觀察到DBUS=99H.按QD按鈕將99H寫入R1。 R0，撥動SW7-SW0開關如下： SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 SW1 SW0 0 1 1 0 0 1 1 0 撥動數據通路開關如下： 數據通路 WR0 WR1 SW- BUS# RS- BUS# LDRi 電平開關 0 0 0 1 1 DBUS觀察情況： 0110 0110 按動QD，將66H數據寫入R0。 R1，撥動SW7-SW0開關如下： SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 SW1 SW0 1 0 0 1 1 0 0 1 撥動數據通路開關如下： 數據通路 WR0 WR1 SW-BUS# RS-BUS# LDRi 電平開關 1 0 0 1 1 DBUS觀察情況： 1001 1001 按動QD，將99H數據寫入R1。以下2條是在DBUS總線上顯示R0、R1的值 5.置K2(RS0)=0，K3(RS1)=0，K4(SW_BUS#)=1，K5(RS_BUS#)=0，K6(LDRi)=0,在 DBUS上將觀察到DBUS=66H。 6.置K2(RS0)=1，K

總結

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