計(jì)算機(jī)組成原理 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)學(xué)院 專 業(yè)： 交通工程 班級(jí)學(xué)號(hào)： AP0804114 學(xué)生姓名： 黃佳佳 實(shí)驗(yàn)日期： 2010.11.29 指導(dǎo)老師： 李鶴喜 成績(jī)?cè)u(píng)定： 五邑大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)室實(shí) 驗(yàn) 一一、 實(shí)驗(yàn)名稱：運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 掌握運(yùn)算器的組成及工作原理；2、 熟悉ALU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程；3、 掌握ALU 算術(shù)與邏輯運(yùn)算的控制方法4、 了解多片ALU的組合擴(kuò)展功能和進(jìn)位鏈的實(shí)現(xiàn)三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、 兩16位操作數(shù)的算術(shù)運(yùn)算及進(jìn)位影響2、 兩16位操作數(shù)的邏輯運(yùn)算及進(jìn)位影響3、 不同控制組合下的算術(shù)與邏輯運(yùn)算的輸出結(jié)果四、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備：EL-JY-II型計(jì)算機(jī)原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，排線若干五、 實(shí)驗(yàn)步驟：1、 在系統(tǒng)斷電的情況下，按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書接線圖完成本次實(shí)驗(yàn)的接線；2、 系統(tǒng)上電，撥動(dòng)清零開關(guān)，系統(tǒng)清零；3、 從數(shù)據(jù)輸入開關(guān)電路輸入第一個(gè)16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進(jìn)入暫存寄存器1；4、 從數(shù)據(jù)輸入開關(guān)電路輸入第二個(gè)16位數(shù)據(jù)，開放數(shù)據(jù)總線，使數(shù)據(jù)進(jìn)入暫存寄存器2；5、 關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入開關(guān)，開啟ALU輸出，檢查兩個(gè)16位數(shù)據(jù)正確與否，有錯(cuò)通過(guò)步驟3改正；6、 設(shè)置方式控制M=0，撥動(dòng)功能選擇端S3，S2，S1，S0 進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，記錄ALU輸出結(jié)果；7、 重復(fù)步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成；8、 設(shè)置方式控制M=1，撥動(dòng)功能選擇端S3，S2，S1，S0 進(jìn)行邏輯運(yùn)算，記錄ALU輸出結(jié)果；9、 重復(fù)步驟6，直到S3，S2，S1，S0所有組合（16種）被完成；10、 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢查，如有錯(cuò)誤，找出原因，重做實(shí)驗(yàn)，直到正確為止。六、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果整個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：表一： ALU 算術(shù)與邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)結(jié)果LT1LT2S3S2S1S0M=0（算術(shù)運(yùn)算）M=1（邏輯運(yùn)算）Cn=1（無(wú)進(jìn)位）Cn= 0（有進(jìn)位）1234H5678H0 0 0 0F=1234HF=1235HF=EDCBH0 0 0 1F=567CHF=567DHF=A983H0 0 1 0F=BBB7HF=BBB8HF=4448H0 0 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 1 0 0F=1238HF=1239HF=EDCFH0 1 0 1F=5680HF=5681HF=A987H0 1 1 0F=BBBBHF=BBBCHF=444CH0 1 1 1F=0003HF=0004HF=0004H1 0 0 0F=2464HF=2465HF=FFFBH1 0 0 1F=68ACHF=68ADHF=BBB3H1 0 1 0F=CDE7HF=CDE8HF=5678H1 0 1 1F=122FHF=1230HF=1230H1 1 0 0F=2468HF=2469HF=FFFFH1 1 0 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1 1 1 0F=CDEBHF=CDECHF=567CH1 1 1 1F=1233HF=1234HF=1234H表二 74181ALU功能表（分析時(shí)使用） 選擇 M=1 邏輯操作 M=0 算術(shù)操作S3 S2 S1 S0Cn=1（無(wú)進(jìn)位）Cn=0（有進(jìn)位）0 0 0 0F=/A F=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=減1(2的補(bǔ))F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A減B減1F=A減B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B減1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B減1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A減1F=A七、 分析討論 M是算術(shù)與邏輯運(yùn)算的選擇端決定了ALU 進(jìn)行那類運(yùn)算，S0， S1，S2，S3是功能選擇控制端，決定是做加、減、邏輯與、邏輯或、邏輯異或等運(yùn)算，表一的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與手工驗(yàn)算完全一致，從而驗(yàn)正了整個(gè)ALU的算術(shù)/邏輯運(yùn)算功能和進(jìn)位處理功能。靈活運(yùn)用S0，S1，S2，S3的不同組合可以實(shí)現(xiàn)許多其它功能，如本ALU雖然沒(méi)有求補(bǔ)功能但可以通過(guò)取反加1完成求補(bǔ)運(yùn)算，向左移位的實(shí)現(xiàn)可采用自身相加（A+A=2A），此外選擇M=1，S3S2S1S0=1111或S3S2S1S0=1010將操作數(shù)A或B可以直接送到ALU的輸出，這樣可以直接驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)是否正確。本次實(shí)驗(yàn)也涉及到了數(shù)據(jù)總線，總線有三個(gè)性質(zhì)：公共性、驅(qū)動(dòng)性和三態(tài)性，在數(shù)據(jù)輸入時(shí)利用控制開關(guān)來(lái)控制三態(tài)，有效時(shí)輸出數(shù)據(jù)，無(wú)效時(shí)數(shù)據(jù)輸入緩沖器呈高阻（相當(dāng)斷開）與數(shù)據(jù)總線隔離；公共性是總線的最根本的屬性，所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都通過(guò)共享數(shù)據(jù)線分時(shí)完成的，何時(shí)完成靠控制信號(hào)來(lái)區(qū)分，如輸入的兩個(gè)16位數(shù)據(jù)就是通過(guò)數(shù)據(jù)總線分兩次（分時(shí)）傳送的。八、 心得體會(huì) 這是計(jì)算機(jī)組成原理的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，雖然還有點(diǎn)陌生，但基本熟悉了整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，了解了該實(shí)驗(yàn)裝置按功能分成幾大區(qū)，學(xué)會(huì)何時(shí)操作各種開關(guān)、按鍵。最重要的是通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握了運(yùn)算器工作原理，熟悉了算術(shù)/邏輯運(yùn)算的運(yùn)算過(guò)程以及控制這種運(yùn)算的方法，了解了進(jìn)位對(duì)算術(shù)與邏輯運(yùn)算結(jié)果的影響，對(duì)時(shí)序是如何起作用的沒(méi)太弄清楚，相信隨著后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行一定會(huì)搞清楚的。