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计算机组成原理 实验报告 学 号： 姓 名： 提交日期： 2012.11.27 成 绩： 东北大学秦皇岛分校 达爱思十六位机实验 实验一：十六位机运算器实验 一、实验目的 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。 通过实验进一步了解运算器的工作原理。 二、实验要求 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 三、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图1-1　运算器数据通路 图1-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 四、运算器功能编码 表1-1 ALU运算器编码表 算术运算 逻辑运算 M15 M13 M12 M11 功能 M15 M13 M12 M11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 读B 0 0 0 1 A—B—C 1 0 0 1 非A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1 0 0 1 1 RRC 1 0 1 1 A=0 0 1 0 0 A+B 1 1 0 0 A||B 0 1 0 1 A—B 1 1 0 1 AB 0 1 1 0 RL 1 1 1 0 A+1 0 1 1 1 RR 1 1 1 1 读A 五、实验连线 将实验系统设置为手动/搭接状态，K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。然后按下表要求“搭接”部件控制电路。 连线 信号孔 接入孔 作用 有效电平 1 DRCK CLOCK 单元手动实验状态的时钟来源 上升沿打入 2 W K6(M6) 总线字长：0=16位字操作，1=8位字节操作 3 XP K7(M7) 源部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址 4 X2 K10(M10) 源部件定义译码端X2 5 X1 K9(M9) 源部件定义译码端X1 6 X0 K8(M8) 源部件定义译码端X0 7 M K15(M15) 运算控制位：0=算术运算，1=逻辑运算 8 S2 K13(M13) 运算状态位S2 9 S1 K12(M12) 运算状态位S1 10 S0 K11(M11) 运算状态位S0 11 OP K16(M16) 目标部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址 12 AXW K17(M17) AX运算寄存器写使能，本例定义到M17位 低电平有效 13 BXW K18(M18) BX运算寄存器写使能，本例定义到M18位 低电平有效 　算术运算 字算术运算 字写操作 通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AX和暂存器BX置数，操作步骤如下： 字读操作 关闭AX、BX写使能，令AXW(M18)=BXW(M17)=1，按下流程分别读AX、BX。 字加法与减法运算(不带进位加、不带错位减) 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0100，FUN及总线单元显示AX+BX的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0101，FUN及总线单元显示AX－BX的结果。 字节算术运算 偶字节写（置数操作） 通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AL和暂存器BL置数，具体操作步骤如下： 偶字节读操作（运算寄存器AL和BL内容送总线） 关闭AL、BL写使能，令AXW(M18)=BXW(M17)=1，按下流程分别读AL、BL。 字节加减法算术运算（不带进位加、不带错位减） 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0100，FUN及总线单元显示AL+BL的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=0101，FUN及总线单元显示AL－BL的结果。 逻辑运算 字逻辑运算 字写操作（置数操作） 通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AX和暂存器BX置数，操作步骤如下： 字节读操作（运算寄存器AX和BX内容送总线） 关闭AX、BX写使能，令AXW(K18)=BXW(K17)=1，按下流程分别读AX、BX。 字逻辑运算 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=1101，为逻辑与，FUN及总线显示AX逻辑与BX的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）=1100，为逻辑或，FUN及总线显示AX逻辑或B