1、计算机组成原理实验厦门理工学院郭 迪2017年 9月实验一、基本运算器CPU 中的运算器（算术逻辑部件 ALU）：处理各种 算术 和 逻辑 运算1.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。数据通路图 （通信成功）ALU的输入和输出通过三态门 74LS245连到 CPU内总线上定点运算 器的基本结构1、单总线结构的运算器特点： 同一时间内，只能有一个操作数放在单总线上 传入两个操作数需要分时两次完成 操作下速度慢 控制电路简单实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”
2、档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 3.打开
3、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.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。实验接线图注意：1.连线前，必须关闭实验箱电源。2.选用 接线看是 2针、4针还是 8针。3.连 线必须 高位对高位、低位对低位 。4.实验 箱上凡丝印标注有马蹄形标志“
4、”，表示这两根排针之间是连通的。实验接线图马蹄形标志“ ”，表示这两根排针之间是连通的。（箭头所示）实验接线图注意：1.连线前，必须关闭实验箱电源。2.选用 接线看是 2针、4针还是 8针。3.连 线必须 高位对高位、低位对低位 。4.实验 箱上凡丝印标注有马蹄形标志“ ”，表示这两根排针之间是连通的。实验接线图实验接线图注意：1.连线前，必须关闭实验箱电源。2.选用 接线看是 2针、4针还是 8针。3.连 线必须 高位对高位、低位对低位 。4.实验 箱上凡丝印标注有马蹄形标志“ ”，表示这两根排针之间是连通的。实验接线图5排并联，任意选 2排实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查
5、无误。 2.将时序与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时
6、序与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序与操作台单元
7、的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序与操作台单元的开关 KK2置
8、为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。5.用输入开关向暂存器 A置数。 1）拨动 CON单元的 SD27SD20数据开关，形成二进制数0110010
9、1=（ 65） 16 2) 置 LDA=1， LDB=0，连续按动时序单元的 ST按钮，产生一个 T4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。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向
10、 暂存器 B置数。 7.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 S3S2S1S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。6.用输入开关向 暂存器 B置 数。 1）拨动 CON单元的 SD27SD20数据开关，形成二进制数10100111=（ A7） 16 2) 置 LDA=0， LDB=1，连续按动时序单元的 ST按钮，产生一个 T4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。实验步骤 1.按图 1-1-5连接实验电路，并检查无误。 2.将时序
11、与操作台单元的开关 KK2置为“单拍”档，开关 KK1、 KK3置为“运行”档。 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。 4.按动 CON单元的 CLR按钮，将运算器的 A、 B和 FC、 FZ清零。 5.用输入开关向暂存器 A置数。 6.用输入开关向 暂存器 B置数。 7.改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置ALU_B=0（低电平有效）， LDA=0（低电平无效）， LDB=0（低电平无效），然后按表 1-1-1置 S3、 S2、 S1、 S0和 Cn的数值，并观察数据总线 LED显示灯的结果。控制信号零标志进位 标志与或
12、非表 内的 FC和 FZ表示当前运算会影响到该标志位方法一：实验箱观察实验结果观察数据总线 LED显示灯的结果方法二：软件中的数据通路图观察实验结果参看附录一的软件使用说明打开软件，选择 “实验 -运算器实验 ”，打开运算器实验的数据通路图。1）手动操作，按动一次 ST按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前运算器的操作。或者2）在软件中选择 “调试 -单节拍 ”，作用相当于将时序单元的状态开关 KK2置为单拍档后按动了一次 ST按钮，数据通路图也会反映当前运算器所做的操作。数据通路图 （通信成功）ALU的输入和输出通过三态门 74LS245连到 CPU内总线上使用软件中以下菜单项：文件，编辑
13、，查看调试，回放：保存数据通路图完成实验报告运算类型 A B S3 S2 S1 S0 CN 结果逻辑运算65 A7 0 0 0 0 X F=( ) FC=( ) FZ=( )65 A7 0 0 0 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )0 0 1 0 X F=( ) FC=( ) FZ=( )0 0 1 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )0 1 0 0 X F=( ) FC=( ) FZ=( )移位运算65 A7 0 1 0 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )0 1 1 0 0 F=( ) FC=( ) FZ=( )1 F=( ) FC=( ) FZ=( )0
14、1 1 1 0 F=( ) FC=( ) FZ=( )1 F=( ) FC=( ) FZ=( )算术运算65 A7 1 0 0 0 X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 0 0 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 0 1 0 (FC=0)X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 0 1 0 (FC=1)X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 0 1 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 1 0 0 X F=( ) FC=( ) FZ=( )1 1 0 1 X F=( ) FC=( ) FZ=( )1.下载基本运算器的实验报告模板； 【 遵照书写格式和实验内容要求 】2.完成表格；3.对标黄的 3种运算保存其数据通路图，并验证结果的正确性。4.简述实验的心得体会。当堂完成所有实验内容按时完成实验报告1）保存在自己的 U盘中；2）周一发给学委；3）上传到 CS1服务器：班级 -自己学号的文件夹
