基本运算器实验

计算机组成原理实验报告

实验名称基本运算器实验实验日期2016.9.18 学生姓名学号班级

实验目的①了解运算器的组成结构：观察并且熟悉运算器内部的三个独立运算部件（算术、逻

辑和移位运算）；

②掌握运算器的工作原理：通过连线、给暂存器赋初值、修改操作码观察两暂存器中

值的运算结果。

实验内容①连线：用合适的线连接对应的指定区域；

②赋初值：拨动相应开关，给暂存器A、B赋相应的初值；

③观察T1、T2、T3节拍，并进入T3节拍；

④改变K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值（即改变不同

的操作码），对暂存器中的数进行不同的运算，观察并记录运算器的输出。

实验仪器及

元件①STAR COP2018实验仪一套

②PC机一台

实验原理及电

路图①先将要处理的数据存至暂存器A、B中。暂存器A和暂存器B的数据能在 LED灯上

实时显示，原理如下图：

②寄存器R0-3、堆栈寄存器SP、标志寄存器PSW（含FC、FZ、FS、I）共用R_0..R_7

八个发光二极管，通过Select按键选择，按键上方的发光二极管指示R_0..R_7显示那个寄存器的值。即下图所示处的发光二极管显示的是寄存器的值：

③运算器内部含有三个独立运算部件（算术、逻辑和移位运算部件），这三个部件会

（图为成功将二进制数01011000写入暂存器A）

④给暂存器B赋初值：

A．拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数10101011（十进制的171、十六进制的AB）；

B．拨动开关区单元K15(wA)、K14(wB)、K13(rALU)、K12(CN_I)开关，赋wA=1、wB=0、rALU=1、CN_I=0，按CON单元的STEP按键一次,将二进制数01011000写入暂存

器A中。

★ALU单元的A_7…A_0 LED上显示A中的值。（如图所示）

（图为成功将二进制数10101011写入暂存器B）

⑤赋wA=1、wB=1、rALU(K13)=0,按uSTEP键，进入T3节拍；

⑥对两暂存器中的数据进行运算，并观察显示屏上显示的十六进制结果：不断改变

K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值：

A．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=0时，进行F = A（直通）运算，显示屏结果为

58.

（图为F=A的运算结果）

B．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=1时，进行F = B（直通）运算，显示屏结果为AB.

（图为F=B的运算结果）

C．当S3=0 S2=0 S1=0 S0=1、CN_I=X（0或者1）时，进行F = A + B （或）运算，显示屏结果为FB.

（图为F = A + B的运算结果）

实验结果

分析由于课堂时间原因，实际上只完成了运算结果表的前三项，即逻辑运算的前三项，实验结果见下表：

运算类型A B S3 S2 S1 S0CN_I结果

逻辑运算

58 AB 0000 0 ALU=（58） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)

58 AB 0000 1 ALU=（AB） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)

58 AB 0001 X ALU=（FB） FC=（0）FZ=（0） FS=(0)

注：FC、FZ、FS中0表示灭，1表示亮

对应ALU功能表，对实验结果进行分析可得：

①当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=0时，进行F = A（直通）运算，由于显示屏只有

两位，且我们写入寄存器A的数据为01011000，因此在显示屏上显示的是该数据的十六进制表示：58。结果正确。

②当S3=0 S2=0 S1=0 S0=0、CN_I=1时，进行F = B（直通）运算，由于显示屏只有

两位，且我们写入寄存器A的数据为10101011，因此在显示屏上显示的是该数据的十六进制表示：AB。结果正确。

③当S3=0 S2=0 S1=0 S0=1、CN_I=X（0或者1）时，进行F = A + B （或）运算，运

算结果表示成十六进制为FB，显示屏上显示的也是该结果，因此结果正确。