实验一运算器实验.doc
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《计算机组成原理》
实验报告
实验一：
运算器实验
学院：
专业：
班级学号：
学生姓名：
实验日期：
指导老师：
成绩评定：
计算机学院计算机组成原理实验室
实验一
一、实验名称：
运算器实验
二、实验目的：
1、掌握运算器的组成及工作原理；
2、熟悉ALU执行算术运算与逻辑运算的具体实现过程；
3、掌握ALU算术与逻辑运算的控制方法
三、实验内容：
1、两8位操作数的算术运算及进位影响
2、两8位操作数的逻辑运算及进位影响
3、不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果
四、实验设备：
EL-JY-II型计算机原理实验系统
五、实验步骤：
1、在系统断电的情况下，按实验指导书接线图完成本次实验的接线；
2、系统上电，拨动清零开关，系统清零；
3、从数据输入开关电路输入第一个8位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器A；
4、从数据输入开关电路输入第二个8位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器B；
5、关闭数据输入开关，开启ALU输出，检查两个8位数据正确与否，有错通过步骤3改正；
6、拨动功能选择端S3，S2，S1，S0进行算术运算，记录ALU输出结果；
7、重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成；
8、对实验结果进行检查，如有错误，找出原因，重做实验，直到正确为止。
六、实验结果
整个实验记录的实验结果如下：
表一：
ALU功能表（分析时使用）
运算类型
S3S2S1S0
CN
功能
逻辑运算
0000
X
F=A（直通）
0001
X
F=B（直通）
0010
X
F=AB（FZ）
0011
X
F=A+B（FZ）
0100
X
F=/A（FZ）
移位运算
0101
X
F=A不带进位循环右移B（取低3位）位（FZ）
0110
0
F=A逻辑右移一位（FZ）
1
F=A带进位循环右移一位（FC，FZ）
0111
0
F=A逻辑左移一位（FZ）
1
F=A带进位循环左移一位（FC，FZ）
算术运算
1000
X
置FC=CN（FC）
1001
X
F=A加B（FC，FZ）
1010
X
F=A加B加FC（FC，FZ）
1011
X
F=A减B（FC，FZ）
1100
X
F=A减1（FC，FZ）
1101
X
F=A加1（FC，FZ）
1110
X
（保留）
1111
X
（保留）
表二ALU算术与逻辑运算实验结果
运算类型
A
B
S3S2S1S0
CN
结果
逻辑运算
50
53
0000
X
F=（50）FC=（0）FZ=（0）
50
53
0001
X
F=（53）FC=（0）FZ=（0）
0010
X
F=（50）FC=（0）FZ=（0）
0011
X
F=（53）FC=（0）FZ=（0）
0100
X
F=（AF）FC=（0）FZ=（0）
移位运算
0101
X
F=（0B）FC=（0）FZ=（0）
0110
0
F=（28）FC=（0）FZ=（0）
1
F=（28）FC=（0）FZ=（0）
0111
0
F=（AO）FC=（0）FZ=（0）
1
F=（A0）FC=（0）FZ=（0）
算术运算
1000
X
F=（50）FC=（0）FZ=（0）
1001
X
F=（A3）FC=（0）FZ=（0）
1010
（FC=0）
X
F=（A3）FC=（0）FZ=（0）
1010
（FC=1）
X
F=（A4）FC=（0）FZ=（0）
65
65
1011
X
F=（FD）FC=（0）FZ=（0）
1100
X
F=（F）FC=（0）FZ=（0）
1101
X
F=（51）FC=（0）FZ=（0）
七、分析讨论
S0，S1，S2，S3是功能选择控制端，决定是做加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑异或、移位等运算，表一的实验结果与手工验算完全一致，从而验正了整个ALU的算术/逻辑运算功能和移位处理功能。
灵活运用S0，S1，S2，S3的不同组合可以实现许多其它功能，如通过移位运算可以实现数据的乘2（左移一位）和除2运算（右移一位），此外选择S3S2S1S0=0000或S3S2S1S0=0001将操作数A或B可以直接送到ALU的输出，这样可以直接验证输入数据是否正确。
本次实验通过算术加法运算观察到对进位位FC和零标志FZ的影响，和手工验算的结果一致。
实验也涉及到了数据总线，总线有三个性质：
公共性、驱动性和三态性，在数据输入时利用控制开关来控制三态，有效时输出数据，无效时数据输入缓冲器呈高阻（相当断开）与数据总线隔离；公共性是总线的最根本的属性，所有传输的数据都通过共享数据线分时完成的，何时完成靠控制信号来区分，如输入的两个8位数据就是通过数据总线分两次（分时）传送的。
（不少于100字）
八、心得体会
这是计算机组成原理的第一个实验，虽然还有点陌生，但基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。
最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的。
（蓝色字部分学生根据具体实验的实验指导书及实验内容和过程自己填写）
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