劉星運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

PAGE2課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課題名稱計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級(jí)0903 學(xué)號(hào)200903010301姓名劉星指導(dǎo)教師陳華光、陳多2011年09月08日

湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理課題計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)計(jì)算機(jī)0903學(xué)生姓名劉星學(xué)號(hào)200903010301指導(dǎo)老師陳華光、陳多審批陳華光任務(wù)書下達(dá)日期2011年9月3日任務(wù)完成日期2011年9月25日《計(jì)算機(jī)組成原理》實(shí)驗(yàn)報(bào)告（一）實(shí)驗(yàn)名稱算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2010年9月5日實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)E510實(shí)驗(yàn)人姓名劉星合作者何佳文學(xué)號(hào)200903010301實(shí)驗(yàn)小組第十組實(shí)驗(yàn)性質(zhì)□驗(yàn)證性□設(shè)計(jì)性□綜合性□應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)成績(jī)：評(píng)閱教師簽名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆账阈g(shù)邏輯運(yùn)算器單元ALU（74LS181）的工作原理。掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通道。驗(yàn)算由74LS181等組合邏輯電路組成的運(yùn)算功能發(fā)生器運(yùn)算功能。能夠按給定數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)指定的算術(shù)/邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)要求：

完成實(shí)驗(yàn)接線和所有實(shí)驗(yàn)題操作。三、實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)連線。接好線后，先檢查確認(rèn)無(wú)誤后再接通電源，避免燒壞實(shí)驗(yàn)儀。用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)分別向LDDR1寄存器和LDDR2寄存器輸入數(shù)據(jù)。通過(guò)總線輸出寄存器LDDR1和LDDR2的內(nèi)容。驗(yàn)證算術(shù)/邏輯運(yùn)算功能，測(cè)試結(jié)果。四．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理：1.將實(shí)驗(yàn)結(jié)果（二進(jìn)制數(shù)）填于下表中。S3S2S1S0DR1DR2算術(shù)運(yùn)算M=0邏輯運(yùn)算M=1Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位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理論分析值（十六進(jìn)制數(shù)）填于下表中。S3S2S1S0DR1DR2算術(shù)運(yùn)算M=0邏輯運(yùn)算M=1Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位000065A7F=（65）F=（66）F=（9A）000165A7F=（E7）F=（E8）F=（18）001065A7F=（7D）F=（7E）F=（82）001165A7F=（00）F=（FF）F=（00）010065A7F=（A6）F=（A5）F=（DA）010165A7F=（28）F=（27）F=（58）011065A7F=（BE）F=（BD）F=（C2）011165A7F=（40）F=（3F）F=（40）100065A7F=（8B）F=（8A）F=(BF）100165A7F=（0D）F=（0C）F=（3D）101065A7F=（A3）F=（A2）F=（A7）101165A7F=（25）F=（24）F=（25）110065A7F=（CB）F=（CA）F=（FF）110165A7F=（4D）F=（4C）F=（7D）111065A7F=（E3）F=（E2）F=（E7）111165A7F=（66）F=（65）F=（9A）3.比較結(jié)果。答：理論值驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的，大大提高了運(yùn)算效率。所記錄的運(yùn)算器的實(shí)際輸出二進(jìn)制數(shù)與理論結(jié)果一致（十六進(jìn)制化為二進(jìn)制后比較所得）。4、結(jié)論SW-B=0時(shí)有效，SW-B=1時(shí)無(wú)效，因其是低電平有效。ALU-B=0時(shí)有效，ALU-B=1時(shí)無(wú)效，因其是低電平有效。輸入數(shù)據(jù)時(shí)將SW-B置于0，ALU-B置于1，不輸入的置入0，輸出時(shí)SW-B置于1，ALU-B置于0。輸入三態(tài)門控制端SW-B和輸出三態(tài)門控制端ALU-B不能同時(shí)為“0”狀態(tài)，否則存在寄存器中的數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確輸出。S3,S2,S1,S0高電平有效。當(dāng)向寄存器LDDR1、LDDR2置入二進(jìn)制數(shù)據(jù)完畢后，要將寄存器控制端LDDR1、LDDR2置于0，防止數(shù)據(jù)丟失。S3,S2,S1,S0是運(yùn)算選擇控制端,有它們決定運(yùn)算器執(zhí)行哪一種運(yùn)算；M是邏輯算數(shù)控制選擇端，由它來(lái)反映是進(jìn)行算數(shù)運(yùn)算還是邏輯運(yùn)算。S0，S1，S2，S3是運(yùn)算控制選擇端。M=0時(shí)，執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算；M=1時(shí)，執(zhí)行邏輯運(yùn)算。Cn是算術(shù)運(yùn)算的進(jìn)位控制端，Cn=0(低電平)，表示有進(jìn)位，運(yùn)算時(shí)相當(dāng)于在最低位上加進(jìn)位1，Cn=1(高電平)，表示無(wú)進(jìn)位。進(jìn)位只與算數(shù)運(yùn)算有關(guān)，與邏輯運(yùn)算無(wú)關(guān)。ALU-B是輸出三態(tài)門控制端，控制運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果是否送到數(shù)據(jù)總線BUS上。低電平有效。SW-B是輸入三態(tài)門的控制端，控制“INPUTDEVICE”中的8位數(shù)據(jù)開關(guān)D7～D0的數(shù)據(jù)是否送到數(shù)據(jù)總線BUS上。低電平有效。對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)求補(bǔ)時(shí)，先取反，然后再加1，這個(gè)過(guò)程是分步進(jìn)行的，先將取反的結(jié)果送到另一個(gè)寄存器中，然后再加1。五．實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的辦法，收獲及體會(huì)（實(shí)驗(yàn)總結(jié)）。答：開始實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，對(duì)設(shè)備不熟練，不了解各控制端的作用，在聽了老師的講解，初步了解設(shè)備各部分的功能，在結(jié)合所發(fā)的實(shí)驗(yàn)資料的實(shí)驗(yàn)操作步驟，才成功連接好的線路在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于對(duì)器材的不夠熟悉，出現(xiàn)插反線的問(wèn)題，通過(guò)觀察指導(dǎo)老師的連線操作問(wèn)題得到解決。在運(yùn)算得出結(jié)果后，驗(yàn)證結(jié)果時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)果不正確。通過(guò)詢問(wèn)身邊同學(xué)發(fā)現(xiàn)是由于輸出運(yùn)算結(jié)果時(shí)沒(méi)打開三態(tài)門（SW-B=0）。收獲及體會(huì)：通過(guò)自己動(dòng)手，提高了自己遇到問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)自己哪些地方掌握得還不夠到位，更重要的是通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，自己更加理解了運(yùn)算器的工作原理，能幫助自己更好的學(xué)好這計(jì)算機(jī)組成原理這門課程。S3、S2、S1、S0、M、Cn、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均為電平信號(hào)，與"SWITCHUNIT"中的二進(jìn)制開關(guān)對(duì)應(yīng)相接，用于模擬產(chǎn)生電平控制信號(hào)。開關(guān)狀態(tài)打上去是高電平，打下來(lái)是低電平。六．思考題1.簡(jiǎn)述對(duì)數(shù)據(jù)總線沖突的理解答：數(shù)據(jù)總線沖突是計(jì)算機(jī)總線一個(gè)不受歡迎的狀態(tài)，好比在數(shù)據(jù)總線的“公路”上有幾路數(shù)據(jù)“車”相撞。在那里不止一個(gè)內(nèi)存映射設(shè)備或CPU嘗試著將輸出值一次放入到總線中去。通常，連接到總線的集成電路是預(yù)先被設(shè)計(jì)好的，以便總線沖突的可能性降低為零，芯片是在它們的速率設(shè)置時(shí)間之內(nèi)被操作等等。然而，如果這個(gè)總線故意被驅(qū)動(dòng)太快，這些設(shè)置時(shí)間可能被干擾而導(dǎo)致無(wú)法正常連接。連接也可能出現(xiàn)在那些內(nèi)存映射是不可編程的系統(tǒng)中，不合法的值被寫入到這個(gè)寄存器中來(lái)控制這個(gè)映射。使得計(jì)算機(jī)總線無(wú)法正常工作，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致電腦死機(jī)系統(tǒng)崩潰。2.如何設(shè)置讓ALU實(shí)現(xiàn)加1和減1運(yùn)算？答：將ALU-B=1，三態(tài)門SW-B=0，將LDR1=1，LDR2=0;打入第一個(gè)數(shù)據(jù)輸入到寄存器DR1內(nèi)；在將LDR1=0，LDR2=1，打入第二個(gè)數(shù)據(jù)輸入到寄存器DR2內(nèi)；查看打入數(shù)據(jù)是否正確，設(shè)置M=0，CN=0，將S3，S2，S1，S0設(shè)置為0000；完成加1運(yùn)算；在設(shè)置M=0，CN=1，將S3，S2，S1，S0設(shè)置為0011；完成減1運(yùn)算；設(shè)置好ALU實(shí)現(xiàn)加1和減1運(yùn)算?！队?jì)算機(jī)組成原理》課程實(shí)驗(yàn)報(bào)告（）實(shí)驗(yàn)名稱2、移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2011年9月6日實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)E510實(shí)驗(yàn)人姓名劉星合作者何佳文學(xué)號(hào)200903010301實(shí)驗(yàn)小組第十組實(shí)驗(yàn)性質(zhì)□驗(yàn)證性□設(shè)計(jì)性□綜合性□應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)成績(jī)：評(píng)閱教師簽名：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證移位控制的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)要求：完成實(shí)驗(yàn)接線和所有實(shí)驗(yàn)題操作。三、實(shí)驗(yàn)方案：實(shí)驗(yàn)連線。接好線后，先檢查確認(rèn)無(wú)誤后再接通電源，避免燒壞實(shí)驗(yàn)儀。用二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)分別向LDDR1寄存器輸入數(shù)據(jù)。通過(guò)總線輸出寄存器LDDR1的內(nèi)容。移位，參照下表改變S0、S1、M、299—B的狀態(tài)，按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2，觀察移位結(jié)果。四．實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理：1、分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告(A=01101011（6B）)299—BS1S0M結(jié)果000任意01101011010010110101010101011010001010110100001101101001五．實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決的辦法，收獲及體會(huì)（實(shí)驗(yàn)總結(jié)）。CY的值不定，上次操作結(jié)果中CY為多少，下次操作時(shí)CY就是多少。置數(shù)的時(shí)候，結(jié)果全為1。是因?yàn)闆](méi)有把SWITCHUNIT單元中的開關(guān)SW-B置為0，打開數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門。移位寄存器取數(shù)時(shí)視為高電平，所以都為1。移位是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中一類重要的運(yùn)算，很多情況下，加減乘除可以通過(guò)移位來(lái)實(shí)現(xiàn)上一實(shí)驗(yàn)沒(méi)有考慮進(jìn)位，事實(shí)上進(jìn)位并沒(méi)有丟失，百是存儲(chǔ)在寄存器中，在下一次運(yùn)算時(shí)和兩個(gè)運(yùn)算數(shù)一起參加運(yùn)算，從而得到正確的結(jié)果。六．思考題1、循環(huán)移位實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)什么來(lái)控制是否帶進(jìn)位移位?完成下表：299-BS1S0M功能移位操作0100循環(huán)右移Q7->Q6->Q5->Q4->Q3->Q2->Q1->Q00101帶進(jìn)位循環(huán)右移Q1->Q7->Q6->Q5->Q4->Q3->Q2->Q00010循環(huán)左移Q0<-Q1<-Q7<-Q6<-Q5<-