计算机组成原理全部实验

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机

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成

原

理

讲

义

计算机科学技术系王玉芬

2012年11月3日

基础实验部分

该篇章共有五个基础实验组成，分别是：实验一运算器实验实验二存储器实验实验三数据通路组成与故障分析实验实验四微程序控制器实验实验五模型机CPI组成与指令周期实验

实验一运算器实验

运算器又称作算术逻辑运算单元（ALU ,是计算机的五大基本组成部件之一, 主要用来完成算术运算和逻辑运算。

运算器的核心部件是加法器, 加减乘除运算等都是通过加法器进行的, 因此, 加快运算器的速度实质上是要加快加法器的速度。机器字长n 位,意味着能完成两个n位数的各种运算。就应该由n个全加器构成n位并行加法器来实现。通过本实验可以让学生对运算器有一个比较深刻的了解。

、实验目的

1．掌握简单运算器的数据传输方式。

2．掌握算术逻辑运算部件的工作原理。

3. 熟悉简单运算器的数据传送通路。

4. 给定数据,完成各种算术运算和逻辑运算。

二、实验内容：

完成不带进位及带进位的算术运算、逻辑运算实验。

总结出不带进位及带进位运算的特点。

三、实验原理：

1. 实验电路图

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图4-1运算器实验电路图

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图4-2运算器实验数据流图

3.实验原理

运算器实验是在ALUUNIT 单元进行；单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实验 仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，SW - swot 个逻辑开关用于产生数据，并发送到总

线上；系统方式下，其控制信号由系统机实验平台可视化软件通过管理

CPU 来进行控制,

SW 产SW （八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。

DR1 DR2运算暂存器,

LDDR1控制把总线上的数据打入运算暂存器 DR1高电平有效。 LDDR2控制把总线上的数据打入运算暂存器 DR2高电平有效。

2.实验数据流图

CN

S1 S2

(2) (3)

者课本第 49 页）。

(5) M M k 0执行算术操作；M k 1执行逻辑操作。

(6) /CN : /CN = 0表示ALU 运算时最低位加进位1; /CN = 1则表示无进位。 (7) ALU- BUS 控制运算器的运算结果是否送到总线 BUS 低电平有效。

(8)

SV - BUS 控制8位数据开关SW - SW （的开关量是否送到总线，低电平有效。 四、实验步骤:

实验前首先确定实验方式（是手动方式还是系统方式），如果在做手动方式实验则将方 式选择开关置手动方式位置（31个开关状态置成单板方式）。实验箱已标明手动方式和系统 方式标志。所有的实验均由手动方式来实现。如果用系统方式，则必须将系统软件安装到 系统机上。将方式标志置系统模式位置。学生所做的实验均在系统机上完成。其中包括高

S3, S2，S1，S0:确定执行哪一种算术运算或逻辑运算（运算功能表见附录

1或

低电平的按钮开关信号输入，状态显示均在系统机上进行。下面实验以手动方式为例进行。

我们相信学生在手动方式下完成各项实验后，进入系统方式会变的更加得心应手。

具体步骤如下：

如果进行单板方式状态实验， 应将开关方式状态设置成单板方式； 同时将位于 EDA

设计区一上方P0K 开关设置成手动方式位置，P1K P2K 开关位置均设置成手动方 式位置。

1． 实验前应将M l OUT 俞出信号与MF 相连接。

2． 3． 如果进行系统方式调试，则按上述方式相反状态设置。