计算机组成原理实验报告一 算术逻辑运算器
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）
计算机组成原理实验（接线、实验步骤）实验⼀运算器[实验⽬的]1.掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的⼯作原理；2.熟悉简单运算器的数据传送通路；3.验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能；4.验证实验台4位乘4位功能。
[接线]功能开关：DB=0 DZ=0 DP=1 IR/DBUS=DBUS接线：LRW：GND（接地）IAR-BUS# 、M1、M2、RS-BUS#：接+5V控制开关：K0：SW-BUS# K1：ALU-BUSK2：S0 K3：S1 K4：S2K5：LDDR1 K6：LDDR2[实验步骤]⼀、(81)H与(82)H运算1.K0=0：SW开关与数据总线接通K1=0：ALU输出与数据总线断开2.开电源，按CLR#复位3.置数（81）H：在SW7—SW0输⼊10000001→LDDR2=1，LDDR1=0→按QD：数据送DR2置数（82）H：在SW7—SW0输⼊10000010→LDDR2=0，LDDR1=1→按QD：数据送DR1 4.K0=1：SW开关与数据总线断开K1=1：ALU输出与数据总线接通5. S2S1S0=010：运算器做加法（观察结果在显⽰灯的显⽰与进位结果C的显⽰）6.改变S2S1S0的值，对同⼀组数做不同的运算，观察显⽰灯的结果。
⼆、乘法、减法、直通等运算1.K0K1=002.按CLR#复位3.分别给DR1和DR2置数4.K0K1=115. S2S1S0取不同的值，执⾏不同的运算[思考]M1、M2控制信号的作⽤是什么？运算器运算类型选择表选择操作S2 S1 S00 0 0 A&B0 0 1 A&A(直通)0 1 0 A+B0 1 1 A-B1 0 0 A(低位)ΧB(低位)完成以下表格ALU-BUS SW-BUS# 存储器内容S2S1S0 DBUS C输⼊时：计算时：DR1：01100011DR2：10110100（与）DR1：10110100DR2：01100011（直通）DR1：01100011DR2：01100011（加）DR1：01001100DR2：10110011（减）DR1：11111111DR2：11111111（乘）实验⼆双端⼝存储器[实验⽬的]1.了解双端⼝存储器的读写；2.了解双端⼝存储器的读写并⾏读写及产⽣冲突的情况。
计算机组成原理运算器实验报告(一)
计算机组成原理运算器实验报告(一)计算机组成原理运算器实验报告实验目的•理解计算机组成原理中运算器的工作原理•学习运算器的设计和实现方法•掌握运算器的性能指标和优化技巧实验背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，通过学习计算机组成原理，可以深入理解计算机的工作原理及内部结构。
运算器是计算机的核心组成部分之一，负责执行各种算术和逻辑运算。
在本次实验中，我们将通过实践的方式，深入了解并实现一个简单的运算器。
实验步骤1.确定运算器的功能需求–确定需要支持的算术运算和逻辑运算–设计运算器的输入和输出接口2.实现运算器的逻辑电路–根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路–确保逻辑电路的正确性和稳定性3.验证运算器的功能和性能–编写测试用例，对运算器的功能进行验证–测量运算器的性能指标，如运算速度和功耗4.优化运算器的设计–分析运算器的性能瓶颈，并提出优化方案–优化运算器的电路设计，提高性能和效率实验结果与分析通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的运算器。
经过测试，运算器能够正确执行各种算术和逻辑运算，并且在性能指标方面表现良好。
经过优化后，运算器的速度提高了20%，功耗降低了10%。
实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理中运算器的工作原理和设计方法。
通过实践，我们不仅掌握了运算器的实现技巧，还学会了优化运算器设计的方法。
这对于进一步加深对计算机原理的理解以及提高计算机系统性能具有重要意义。
参考文献•[1] 《计算机组成原理》•[2] 张宇. 计算机组成原理[M]. 清华大学出版社, 2014.实验目的补充•掌握运算器的工作原理和组成要素•学习如何设计和实现运算器的各个模块•理解运算器在计算机系统中的重要性和作用实验背景补充计算机组成原理是计算机科学中的基础课程，它研究计算机硬件和软件之间的关系，帮助我们理解计算机系统的工作原理和内部结构。
运算器是计算机的核心部件之一，负责执行各种算术和逻辑运算，对计算机的性能和功能起着重要作用。
计算机组成原理实验报告 算术逻辑运算单元实验
西华大学数学与计算机学院实验报告课程名称：计算机组成原理年级：2011级实验成绩：指导教师：祝昌宇姓名：蒋俊实验名称：算术逻辑运算单元实验学号：312011*********实验日期：2013-12-15一、目的1. 掌握简单运算器的数据传输方式2. 掌握74LS181的功能和应用二、实验原理（1）ALU单元实验构成1、结构试验箱上的算术逻辑运算单元上的运算器是由运算器由2片74LS181构成8字长的ALU 单元。
2、2片74LS373作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
3、运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
（2）ALU单元的工作原理数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR1。
同样，使EDR2为低电平，并且D2CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181构成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
由于DR1、DR2已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181的输出数据也不会发生改变。
输出缓冲器采用74LS244，当控制信号ALU-O为低电平时，74LS244导通，把74LS181的运算结果输出到数据总线；ALU-O为高电平时，74LS244的输出为高阻。
图1 算术逻辑单元原理图三、使用环境计算机组成原理实验箱四、实验步骤（一）．逻辑或运算实验1．把ALU-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J1插座相连（对应二进制开关H16~H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ2相连。
计算机组成原理实验报告(四个实验 图)
福建农林大学计算机与信息学院计算机类实验报告课程名称：计算机组成原理姓名：周孙彬系：计算机专业：计算机科学与技术年级：2012级学号：3126010050指导教师：张旭玲职称：讲师2014年06 月22日实验项目列表序号实验项目名称成绩指导教师1 算术逻辑运算单元实验张旭玲2 存储器和总线实验张旭玲3 微程序控制单元实验张旭玲4 指令部件模块实验张旭玲福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机专业：计算机科学与技术年级： 2012级姓名：周孙彬学号： 3126010050 实验课程：实验室号：_______ 实验设备号：实验时间：指导教师签字：成绩：实验一算术逻辑运算单元实验实验目的1、掌握简单运算器的数据传输方式2、掌握74LS181的功能和应用实验要求完成不带进位位算术、逻辑运算实验。
按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。
实验说明1、ALU单元实验构成（如图2-1-1）1、运算器由2片74LS181构成8位字长的ALU单元。
2、2片74LS374作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-IN作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。
运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。
图2-1-1图2-1-22、ALU单元的工作原理（如图2-1-2）数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线的数据打入锁存器DR1。
同样使EDR2为低电平、D2CK有上升沿时把数据总线上的数据打入数据锁存器DR2。
算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。
当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。
《计算机组成原理》实验报告1
1
DR1（01010101），DR2（10101010）
0 1 0
11111111
(2)
加
减
与
直通
乘
S2 S1 S0
010
011
000
001
100
DR1(01100011)
DR2(10110100)
00010111
C=1
01010001
C=0
00100000
C不变
10110100
C不变
00001100
C不变
00001001
C不变
DR1(01001100)
DR2(10110011)
11111111
C=0
01100111
C=0
00000000
C=0
10110011
C=0
00100100
C不变
DR1(11111111)
DR2(11111111)
11111110
C=1
00000000
C不变
11111111
《计算机组成》实验报告
实验名称：运算器组成的实验
一实验目的
1、掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的工作原理。
2、熟悉简单运算的数据传送通路。
3、验证实验台运算的8位加、减、与、直通功能。
4、验证实验台的4位乘4位功能。
5、按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。
二实验内容
图6示出了本实验所用的运算器数据通路图。ALU由1片ispLSI1024构成。四片4位的二选一输入寄存器74HC298构成两个操作数寄存器DR1和DR2，保存参与运算的数据。DR1接ALU的B数据输入端口，DR2接ALU的A数据输入端口，ALU的输出在ispLSI1024内通过三态门发送到数据总线DBUS7-DBUS0上，进位信号C保存在ispLSI1024内的一个D寄存器中。当实验台下部的IR/DBUS开关拔到DBUS位置时，8个红色发光二极管指示灯接在数据总线DBUS上，可显示运算结果或输入数据。另有一个指示灯C显示运算进位信号状态。由ispLSI1024构成的8位运算器的运算类型由选择端S2，S1，S0选择，功能如表3所示。
计算机组成原理 运算器实验—算术逻辑运算实验
实验报告一、实验名称运算器实验—算术逻辑运算实验二、实验目得1、了解运算器得组成原理。
2、掌握运算器得工作原理.3、掌握简单运算器得数据传送通路。
4、验证运算功能发生器(7４LS18１）得组合功能.三、实验设备TDＮ-CM+＋计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干。
四、实验原理实验中所用得运算器数据通路如图1-1所示。
其中两片7４LＳl８１以串行方式构成8位字长得ALU，AＬU得输出经过一个三态门(74LS245)与数据总线相连.三态门由ＡLU—R控制，控制运算器运算得结果能否送往总线，低电平有效。
为实现双操作数得运算，ALＵ得两个数据输入端分别由二个锁存器DＲ1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。
要将数据总线上得数据锁存到ＤRl、ＤR2中，锁存器得控制端LDDR1与ＤDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。
数据开关（“ＩNPUＴＤEVIＣE”）用来给出参与运算得数据，经过三态（74ＬＳ24５)后送入数据总线,三态门由SW—B控制,低电平有效。
数据显示灯(“B ＵＳUNIT＂）已与数据总线相连,用来显示数据总线上得内容.图中已将用户需要连接得控制信号用圆圈标明(其她实验相同,不再说明）,其中除Ｔ4为脉冲信号外,其它均为电平信号。
由于实验电路中得时序信号均已连至“W/ＲＵNIT”得相应时序信号引出端,因此，在进行实验时，只需将“W／R UNIT"得T4接至“STATE UNＩT"得微动开关ＫＫ２得输入端,按动微动开关，即可获得实验所需得单脉冲.ＡＬU运算所需得电平控制信号Ｓ3、S2、S１、S0、Cn、M、ＬDDRl、LDDR2、AＬＵ－B、SW－B均由“SWＩＴCH UNＩT ”中得二进制数据开关来模拟，其中Cｎ、AＬＵ—B、SW一B为低电平有效LDDR１、LDDR2为高电平有效。
对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。
五、实验内容1．输入数据通过三态门74LＳ２45后送往数据总线,在数据显示灯与数码显示管LＥD上显示。
运算器实验-计算机组成原理
实验题目运算器实验一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求：1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2.掌握简单运算器的数据传送通道。
3.验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4.能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。
2.实验方案：（一）实验方法与步骤1实验连线按书中图1－2在实验仪上接好线后，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
每次实验都要接一些线，先接线再开电源，这样可以避免烧坏实验仪。
2 用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3 通过总线输出寄存器DR1和DR2的内容。
（二）测试结果3.实验结果和数据处理：1)SW-B=0时有效，SW-B=1时无效，因其是低电平有效。
ALU-B=0时有效，ALU-B=1时无效，因其是低电平有效。
S3,S2,S1,S0高电平有效。
2)做算术运算和逻辑运算时应设以下各控制端：ALU-B SW-B S3 S2 S1 S0 M Cn DR1 DR23)输入三态门控制端SW-B和输出三态门控制端ALU-B不能同时为“0”状态，否则存在寄存器中的数据无法准确输出。
4)S3,S2,S1,S0是运算选择控制端,有它们决定运算器执行哪一种运算;M是算术逻辑运算选择,M=0时,执行算术运算,M=1时,执行逻辑运算;Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0(低电平)，表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1(高电平)，表示无进位。
逻辑运算与进位无关;、ALU-B是输出三态门控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
SW-B是输入三态门的控制端，控制“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7～D0的数据是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
5)DR1、DR2置数完成后之所以要关闭控制端LDDR1、LDDR2是为了确保输入数据不会丢失。
6)A+B是逻辑运算，控制信号状态000101；A加B是算术运算，控制信号状态100101。
计算机组成原理算术逻辑运算实验报告1
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告课程名称：《计算机组成原理》名：姓系：计算机系计算机科学与技术业：专年2007级：级学号：指导教师：讲师职称：日25 月5 年2009．附件二：实验报告实验项目列表格式实验项目列表福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告级系：计算机科学与技术 2007计算机系专业：年级：姓名：学号：实验课程：计算机组成原理实验室号：___田实验设备号： 1 实验时间： 2009年5月 4日指导教师签字：成绩：算术逻辑运算实验实验一1.实验目的和要求（1）掌握简单运算器的组成以及数据传送通路；（2）验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。
2.实验原理图1-l 运算器数据通路图实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关用来给出参与运算的数据，并经过一三态门．（74LS245）和数据总线相连。
运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。
数据显示灯已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。
图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。
其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。
实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与开关单元中的二进制数据开关进行跳线连接。
其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为低电平有效。
3.主要仪器设备ZYE1603B计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台，排线若干。
4.操作方法与实验步骤1．按图1-2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。
（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）．图1-2 算术逻辑运算实验接线图2．用输入单元的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。
计算机组成原理运算器实验报告
计算机组成原理运算器实验报告本次实验的主题为计算机组成原理运算器实验。
在本次实验中，我们通过对运算器的实验进行研究和探究，了解了计算机组成原理方面的相关知识，更加深入地认识了计算机的运作原理。
一、实验目的本次实验的目的是使学生掌握运算器的组成和运算过程，并且了解运算器在计算机中的位置和给计算机的工作。
二、实验原理1、硬件部分运算器是一种计算机硬件，可以进行算术和逻辑运算。
运算器包含一个算术逻辑单元（ALU），一个累加器和一些寄存器。
运算器可以在CPU 中实现简单的算术操作。
运算器由三部分组成：算术逻辑单元（ALU）、寄存器和累加器。
ALU 是计算机CPU中负责完成算术和逻辑运算的部分；寄存器是计算机中用来暂时存放数据的小型存储器，它是CPU中数据存储的主要形式；累加器是CPU中的一种特殊寄存器，在运算过程中用于存储运算结果。
2、软件部分计算机编程中常常涉及到算术和逻辑运算，进行这些运算的方法是在程序中调用运算器中的算术逻辑单元（ALU）。
ALU是计算机CPU中负责完成算术和逻辑运算的部分，用于进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或、非、移位等。
三、实验过程— 1 —本次实验的实验步骤如下：1、打开实验设备，将电源线插进插座，将设备的开关打开，在设备前方的显示器上能够看见下划线。
2、按下NORM键，增益调整。
将x的值设置为“0011”，将y的值设置为“1101”。
3、操作者可以选择不同的操作符。
例如选择ADD操作，将其输入。
4、按下RUN键，运算器开始计算。
5、运算结束后，在屏幕上将显示运算结果。
本例中，结果为“1000”。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们利用运算器实现了不同运算的计算过程，并且也成功地输出了运算结果。
这一过程与计算机组成原理中的运算器的定义、作用及组成都有密切的关系。
在本次实验中，我们也进一步加深了对计算机组成原理中该重要部分的理解。
五、实验总结通过本次实验，我们深入了解了运算器在计算机中的作用及其实现方法。
计算机组成原理 系统认识及运算器实验报告
2．实验过程
按照实验指导书上的操作将实验箱切换到“手动”，“搭接”模式，然后连接好线，接着按照指导书上的具体操作依次实现算术、逻辑、移位运算。
算数控制
运算表达式
M S2 S1 S0
A
B
运算结果
算术加
A+B
0100
44
22
66
算术减
A-B
0101
44
22
22
左移
RL A
0110
44
22
88
右移
RR A
0111
44
22
22
取B值
B
1000
22
22
A取反
NOT A
1001
44
BB
A减1
A-1
1010
44
43
清零
0
1011
44
22
0
逻辑或
A OR B
1100
44
22
66
逻辑与
A AND B
1101
44
22
00
A加1
A+1
1110
44
45
取A值
A
计算机组成原理运算器实验报告
计算机组成原理运算器实验报告计算机组成原理实验⼀运算器实验⼀、实验⽬的：1、掌握简单运算器的数据传输⽅式。
2、验证运算功能发⽣器（74LS181）及进位控制的组合功能。
⼆、实验要求：完成不带进位及带进位算数运算实验、逻辑运算实验，了解算数逻辑运算单元的运⽤。
三、实验原理：74LS181是4位算术逻辑运算器，⽤两个74LS181并联可以实现8位运算，为了实现双操作的运算，ALU 的输⼊端分别由两个锁存器DR1，DR2锁存数据。
数据显⽰灯和数据总线相连接，⽤来显⽰数据总线上的内容。
由于实验电路中的时序信号均已连接⾄W ／ＲＵＩＴ相应的时序信号引出端，只要微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。
四、实验连接：1.⼋位运算器控制信号连接：S3，S2，S1，S0，M ，/CN ，LDDR1，LDDR2，LDCZY ，/SW-B ，/ALU-B ，Cn+4 Cn+4I2.完成连接并检查⽆误后接通电源。
五、实验仪器状态设定：在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键，使LED 显⽰器⾃左向右第⼀位显⽰提⽰符“H ”，表⽰本装置已进⼊⼿动单元实验状态。
五、实验项⽬：（⼀）算数运算实验拨动⼆进制数据开关向DR1和DR2寄存器置数（灯亮为1，灯灭为0）。
步骤如下:[CBA=001] [LDDR1=1] [LDDR1=0][LDDR2=0] [LDDR2=1]数据开关（01100101）三态门寄存器DR1（01100101）数据开关（10100111）寄存器DR2 （10100111）[“按STEP”] [“按STEP”] 然后检查数据：1.关闭数据输⼊三态门（CBA=000）2.打开ALU输出三态门（CBA=010）3.当置S3，S2，S1，S0，M为11111时，总线指⽰灯显⽰DR1中的数4.当置S3，S2，S1，S0，M为10101时，总线指⽰灯显⽰DR2中的数算数运算（不带进位）实验：置CBA=010，S3，S2，S1，S0，M，/CN为100101，LDCZY=0，则数据总线指⽰灯显⽰00001100（0CH）（⼆）进位控制实验（1）进位标志清零CBA＝000 置S3，S2，S1，S0，M为00000 置/CN为0，LDCZY为1 按STEP （2）向DR1和DR2置数（同上）（3）验证进位运算及进位锁存功能，使/CN=1,LDCZY=1,来进⾏算数运算。
计算机组成原理实验报告说明
实验一运算器组成实验一、实验目的1、掌握运算器的组成及工作原理；2、了解4位函数运算器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术和逻辑操作的具体实现过程；3、验证带进位控制的运算器功能。
二、实验设备1、EL-JY系列计算机组成及系统结构实验系统一套2、排线若干。
三、工作原理：算术逻辑单元ALU是运算器的核心。
集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并／串形式构成16位运算器。
它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。
四、实验内容：验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。
五、实验步骤1、按照实验指导说明书连接硬件系统；2、启动实验软件，打开实验课题菜单，选中实验课题打开实验课题参数对话窗口：1)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr1"，数据送入暂存器1；2)、在数据总线上输入有效数据，按"Ldr2"，数据送入暂存器2；3)、在S3...Ar上输入有效数据组合，按"ALU功能选择端"，运算器按规定进行运算，运算结果送入数据缓冲器；4)、按"ALU_G"，运算结果送入数据总线。
5)、执行完后，按"回放"，可对已执行的过程回看。
6)、回放结束后，按"继续"（继续按钮在点击回放后出现），进行下次数据输入。
计算机组成原理的实验报告
计算机组成原理的实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解计算机组成原理中的关键概念和组件，通过实际操作和观察，增强对计算机硬件系统的认识和掌握能力。
具体包括：1、了解计算机内部各部件的工作原理和相互关系。
2、熟悉计算机指令的执行流程和数据的传输方式。
3、掌握计算机存储系统的组织和管理方法。
4、培养分析和解决计算机硬件相关问题的能力。
二、实验设备本次实验使用的设备包括计算机、逻辑分析仪、示波器以及相关的实验软件和工具。
三、实验内容1、运算器实验进行了简单的算术运算和逻辑运算，如加法、减法、与、或等操作。
观察运算结果在寄存器中的存储和变化情况。
2、控制器实验模拟了指令的取指、译码和执行过程。
分析不同指令对计算机状态的影响。
3、存储系统实验研究了内存的读写操作和地址映射方式。
考察了缓存的工作原理和命中率的计算。
4、总线实验观察数据在总线上的传输过程和时序。
分析总线竞争和仲裁的机制。
四、实验步骤1、运算器实验步骤连接实验设备，将运算器模块与计算机主机相连。
打开实验软件，设置运算类型和操作数。
启动运算，通过逻辑分析仪观察运算过程中的信号变化。
记录运算结果，并与预期结果进行比较。
2、控制器实验步骤连接控制器模块到计算机。
输入指令序列，使用示波器监测控制信号的产生和变化。
分析指令执行过程中各个阶段的状态转换。
3、存储系统实验步骤搭建存储系统实验电路。
进行内存读写操作，改变地址和数据，观察存储单元的内容变化。
分析缓存的替换策略和命中率的影响因素。
4、总线实验步骤连接总线模块，配置总线参数。
多个设备同时发送数据，观察总线的仲裁过程。
测量数据传输的时序和带宽。
五、实验结果与分析1、运算器实验结果加法、减法等运算结果准确，符合预期。
逻辑运算的结果也正确无误。
观察到在运算过程中，寄存器的值按照预定的规则进行更新。
分析：运算器的功能正常，能够准确执行各种运算操作，其内部的电路和逻辑设计合理。
2、控制器实验结果指令能够正确取指、译码和执行，控制信号的产生和时序符合指令的要求。
计组实验报告
计算机组成原理实验报告一一、算术逻辑运算器1.实验目的与要求:目的: ①掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
②掌握简单运算器的数据传输通道。
③验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运输功能发生器运输功能。
④能够按给定数据, 完成实验指定的算术/逻辑运算。
要求: 完成实验接线和所有练习题操作。
实验前, 要求做好实验预习, 掌握运算器的数据传送通道和ALU的特性, 并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。
实验过程中, 要认真进行实验操作, 仔细思考实验有关的内容, 把自己想得不太明白的问题通过实验去理解清楚, 争取得到最好的实验结果, 达到预期的实验教学目的。
实验完成后, 要求每个学生写出实验报告。
2.实验方案:1. 两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8为的运算器。
2. 8为运算器的输出经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连, 运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器（74LS273）DR1和DR2的输出端相连, DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结果。
寄存器的输入端于数据总线相连。
3. 8位数据D7~D0（在“INPUT DEVICE”中）用来产生参与运算的数据, 并经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连。
数据显示灯（BUS UNIT）已与数据总线相连, 用来显示数据总线上所内容。
4. S3.S2.S1.S0是运算选择控制端, 由它们决定运算器执行哪一种运算（16种算术运算或16种逻辑运算）。
5. M是算术/逻辑运算选择, M＝0时, 执行算术运算, M＝1时, 执行逻辑运算。
6. Cn是算术运算的进位控制端, Cn=0(低电平), 表示有进位, 运算时相当于在最低位上加进位1, Cn=1(高电平), 表示无进位。
逻辑运算与进位无关。
7. ALU-B是输出三态门的控制端, 控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
(计算机组成原理)实验一运算器实验
D
红色：运算器控制信号
BUS UNIT
蓝色：器件中信号
运算器电路图
M
S3
当为减
S2
法算术
S1
运算时
S0
输出1
ALU TO BUS
D7-D0
ALU-B
B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 +5
A7
A6
A74LS2455
A4
A3
A2
A1
DIR E
A0
+5 +5
ZI D SET Q
1K
Q
CLR
Ci
返回
CN+4 F3 F2 F1 F0
S3
S2
ALU(74LS181)
S1 S0
M
CN
A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0
F3 F2 F1 F0
S3
S2
ALU(74LS181)
S1 S0
M
CN+4
A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0CN
S3 S2 S1 S0 M
Cn181
DA1，DA2：两片74LS273
T4 T1 B-IR
I3-I0
寄存器 译码
B-R0
MA6 -MA0
B-R1 B-R2
B-R3
R0-B
R1-B
R2-B
MA6-MA0
R3-B
D6-D0
J1
I7-I2
T1 微地址锁存器 OE CLK Q6-Q0 CLR
|
J5
FZ
指令译码器
FC
INT
T4 KA
7
KB
Q6-Q0
计算机组成原理 -实验一运算器组成实验_
三．实验内容
验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采 用正逻辑）
改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。
SW-B=1、ALU-B=0保持不变 在给定DR1=65、DR2=A7的情况下，改变运算器的功
能设置，观察运算器的输出，填入下表中，并和理论分 析进行比较、验证。 例如：置S3 S2 S1 S0 M CN为 1 0 0 1 0 1 运算器做加 法运算；
45
4.实验步骤
4.对源程序进行编译
在左方Source in Project栏中选中第二行ispLSI1032-70LJ84, 在右方Process for current Source栏中双击第七行JEDEC File按钮，则开始编译。如果编译正确，则生成可下载的文 件JEDEC File，即使出现警告提示，也表示已成功生成了可 下载文件。如果提示错误，则需要修改程序，然后重新编译。
40
3.实验原理
对该器件的逻辑系统设计是通过使用硬件描述 语言活原理图输入来实现的，硬件描述语言有 ABEL、VHDL等多种语言。
为了方便同学学习，这里以硬件描述语言进行 编程，描写器件功能，下面用ABEL语言编程 来实现一个加法器。
41
4.实验步骤
1.安装EDA。
打开计算机电源，进入windows系统，安装上述 ispDesignEXPERT软件，安装完成后，桌面和开始菜单中 则建有ispDesignEXPERT软件图标。
5
三．实验内容
图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明（其 他实验相同，不再说明），其中除T4为脉冲信号， 其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均 已连至“W/R UNIT”的相应时序信号引出端，因此， 在进行实验时，只需将“W/R UNIT”的T4接至 “STATE UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微 动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、 SW-B各电平控制信号用“SWITCH UNIT”中的二 进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为 低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。
计算机组成原理 实验报告
ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算（加减乘除）、逻辑运算（与或非异或）以及移位操作。在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。
通常ALU由两个输入端和一个输出端。整数单元有时也称为IEU（Integer Execution Unit）。我们通常所说的“CPU是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。
置S3、S2、S1、S0和Cn的数值，并观察数据总线LED显示灯显示的结果。如置S3、S2、S1、
S0为0010加法运算。
如果实验箱和PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果（软件使用说明
请看附录一），方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器
实验的数据通路图，如图1-1-6所示。进行上面的手动操作，每按动一次ST按钮，数据通路图
会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单节拍】”，其作
用相当于将时序单元的状态开关KK2置为‘单拍’档后按动了一次ST按钮，数据通路图也会反
映当前运算器所做的操作。
重复上述操作，并完成表1-1-2。然后改变A、B的值，验证FC、FZ的锁存功能。
计算机组成原理实验报告
实验一 基本运算器实验
一、
1.了解运算器的组成结构
2.掌握运算器的工作原理
3.深刻理解运算器的控制信号
二、
PC机一台、TD-CMA实验系统一套
三、实验原理
1.(思考题)运算器的组成包括算数逻辑运算单元ALU（Arithmetic and Logic Unit）、浮点运算单元FPU（Floating Point Unit）、通用寄存器组、专用寄存器组。
计算机组成原理实验-运算器实验报告
当A=10000000，B=00110010时
F=01111111
（5）S3S2S1S0=1101时，F=A加1。例如：
当A=00110101，B=00110101时，F=00 Nhomakorabea10110
当A=11100011，B=00100010时
F=11100100
F=00100000，FC灯亮，表示有进位
（3）S3S2S1S0=1011时，F=A减B。例如：
当A=00110101，B=00110101时，
F=00000000
当A=01011011，B=00111010时
F=00100001
（4）S3S2S1S0=1100时，F=A减1。例如：
当A=00110101，B=00110101时，
计算机组成原理实验运算器实验报告基本运算器实验报告运算器的组成部分运算器实验报告运算器及移位实验计算机组成原理实验运算器运算器的主要功能是运算器的主要功能运算器的功能
1.逻辑运算
（1）S3S2S1S0=0000时，F=A，例如：
当A=00010101，B=01101001时
F=00010101；
当A=01011000时，B=01011110时
当A=11000011，B=00111100时
F=00000000
（4）S3S2S1S0=0011时，F=A+B。例如：
当A=00110101，B=11001010时，
F=11111111
当A=01011011，B=11000101时
F=11011111
（5）S3S2S1S0=0100时，F=/A。例如：
F=00011101
当A=01000111，B=00000101时
计算机组成原理全部实验
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CPU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。
一、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.实验电路图图4-1 运算器实验电路图2.实验数据流图图4-2 运算器实验数据流图3.实验原理运算器实验是在ALU UNIT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，SW7－SW0八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，SW7－SW0八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。
（1）DR1，DR2：运算暂存器，（2）LDDR1：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR1，高电平有效。
（3）LDDR2：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR2，高电平有效。
（4）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或者课本第49页）。
（5）M：M＝0执行算术操作；M＝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。
计算机组成原理实验报告一 算术逻辑运算器
算术逻辑运算器一．实验目的与要求试验目的：1、掌握算术运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通道。
3、验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4、能够按给定数据，完成实验指定的算术／逻辑运算。
试验要求：按练习的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表格二．实验方案1、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2、用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3、通过总线输出DR1寄存器和DR2寄存器的内容。
4、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
三．实验结果练习一表1.1.2练习二表1.1.31.实验结果分析●实验结果和理论值一致，讲明实验操作过程正确，实验结果准确无误。
2.结论●要有理论基础才可以做好实验的每一步，所以，平时一定要学好理论知识。
3.问题与讨论我们这个小组，在做第二个实验时就遇到了很多问题，就是我们我无论输入什么显示灯都不变，然后我们就互相讨论，但是还是没办法解决，后来问了老师才知道我们插错线。
4.实验总结（1）以前没有做过这种实验，所以实验前我做了充分的预习。
但预习毕竟不是实际操作，经常会在想实际情况会是什么样，在实际操作过程中我遇到了不少的困难，例如我做第二个实验时就插错线，幸好在老师的帮助下还加上自己的思考，终于把问题解决掉了。
我觉得，实验前老师应该做些示范给我们看，这样我们会学得更快。
（2）在做表1.1.4的实验时，不知道怎样查出S3、S2、S1、S0、M、Cn的值，问周围的同学，他们也不知道。
因为这个很重要，直接影响到后面的实验，所以请教了老师。
经过老师的解释后，我顺利地完成了后面的实验。
5.思考题1)写出本实验中的各控制端的作用。
答：S0 S1 S2 S3（它们共同决定运算器执行哪一种运算）M(决定是算术运算还是逻辑运算). CN(表示有无进位) SW-B(输入三态门控制“INPUT DEVICE”中的八位数据开关D7-D0的数据是否送到数据总线BUS上) ALU-B（输出三态门，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS）LDDR1 LDDR2 （寄存器，寄存数据）2)在实验中哪些控制端高电平有效，哪些低电平有效?答：高电平有效（LDDR1 LDDR2）低电平有效（CN ALU-B SW-B）3)在实验正常的输入和输出操作中，SW-B和ALU-B为什么不能同时为0的状态?答：ALU-B SW-B都是低电平有效，如果同时为低电平，这将导致数据一边输入一边输出。
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算术逻辑运算器
一．实验目的与要求
试验目的：1、掌握算术运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通道。
3、验算由74LS181等组合逻辑电路组成的运算功能发生器运算功能。
4、能够按给定数据，完成实验指定的算术／逻辑运算。
试验要求：按练习的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表格二．实验方案
1、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2、用二进制数据开关分别向DR1寄存器和DR2寄存器置数。
3、通过总线输出DR1寄存器和DR2寄存器的内容。
4、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
三．实验结果
练习一表1.1.2
练习二表1.1.3
1.实验结果分析
●实验结果和理论值一致，讲明实验操作过程正确，实验结果准确无误。
2.结论
●要有理论基础才可以做好实验的每一步，所以，平时一定要学好理论知识。
3.问题与讨论
我们这个小组，在做第二个实验时就遇到了很多问题，就是我们我无论输入什么显示灯都不变，然后我们就互相讨论，但是还是没办法解决，后来问了老师才知道我们插错线。
4.实验总结
（1）以前没有做过这种实验，所以实验前我做了充分的预习。
但预习毕竟不是实际操
作，经常会在想实际情况会是什么样，在实际操作过程中我遇到了不少的困难，例如我做第二个实验时就插错线，幸好在老师的帮助下还加上自己的思考，终于把问题解决掉了。
我觉得，实验前老师应该做些示范给我们看，这样我们会学得更快。
（2）在做表1.1.4的实验时，不知道怎样查出S3、S2、S1、S0、M、Cn的值，问周围的同学，他们也不知道。
因为这个很重要，直接影响到后面的实验，所以请教了老师。
经过老师的解释后，我顺利地完成了后面的实验。
5.思考题
1)写出本实验中的各控制端的作用。
答：S0 S1 S2 S3（它们共同决定运算器执行哪一种运算）M(决定是算术运算还是逻辑运算). CN(表示有无进位) SW-B(输入三态门控制“INPUT DEVICE”中的八位数据开关D7-D0的数据是否送到数据总线BUS上) ALU-B（输出三态门，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS）LDDR1 LDDR2 （寄存器，寄存数据）
2)在实验中哪些控制端高电平有效，哪些低电平有效?
答：高电平有效（LDDR1 LDDR2）低电平有效（CN ALU-B SW-B）
3)在实验正常的输入和输出操作中，SW-B和ALU-B为什么不能同时为0的状态?
答：ALU-B SW-B都是低电平有效，如果同时为低电平，这将导致数据一边输入一边输出。
4)DR1置数完成后，为什么要关闭控制端LDDR1?
答：不关闭的话将导致第二次输入的数据存入DR1中，覆盖之前的数据
DR2置数完成后，为什么要关闭控制端LDDR2?
答：不关闭的话，下此操作后的数据将会存入DR2中，覆盖之前的数据
5)在练习三的表1.1.4中，要求每一次的运算结果都要存入DR2寄存器，解释该存入操作
中为什么不用SW-B置“0”和ALU-B置“1”
答：因为这时候的数据已经是存在控制器中，不必要再输入，所以不必那样做。
6)“A+B”和”A加B”这两种运算有什么不同，查找表1.1.1，分别写出这两种运算中S3、
S2、S1、S0、M、CN各控制端的状态。
答：A+B表示逻辑加11101*
A加B表示算术加100101
7)CN是进位控制端，在逻辑运算和算术运算中，它与哪种运算有关？
答：算术运算
8)做减法操作DR1减DR2时，与进位CN是否有关？如有关CN是0还是1？
答：有关，因为这是算术减。
与0有关
进位控制运算器
1.实验目的与要求
试验目的：
1）、验证带进位控制的算术运算发生器的功能。
2）、按给定的数据完成几种指定的算术运算。
二、实验要求：
按练习一和练习二的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表1.2.2和1.2.3.
三. 实验方案
1）、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2）、根据实验指导书里面的例子先练习，然后做练习一、练习二的实验。
3）、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
四．实验结果
实验结果和理论值一致，讲明实验操作过程正确，实验结果准确无误
5. 结论
要有理论基础才可以做好实验的每一步，所以，平时一定要学好理论知识6. 问题与讨论
经常忘了将输入数据保存再输入第二个数据，这样造成结果与真实值不一致。
还有，就是会忘了清零。
不过，经过我们组员间的讨论后，重新做一遍就把问题解决了。
5.实验总结
（1）本次实验也比较容易，只要正确地跟着实验步骤做就可以正确地完成实验。
（2）实验教学建议：如果老师对实验电路原理图讲解更详细点，我觉得会更好。
6.思考题
1)为什么进位运算操作前要对进位标志清零？
答：因为有时候打开开关的时候进位标志CY会自动亮着，如果不标零，将导致结果可能错误。
2)CY灯是高位进位标志信号，用于表示高位有没有进位，那么它所表示的进位与进位控
制端CN所表示的进位有什么不同？
答：CY所表示的是高位不够表示的进位，对末尾无需在做处理，而CN则要在末尾对数据加1.
3)表1.2.2中DR1加DR2加1的操作时，CY会亮吗？为什么？
答：不会
4)表1.2.3中DR1加DR2加1的操作时，CY会亮吗》为什么？
答：会
移位运算器
一．实验目的与要求
1）、实验目的：
验证移位发生器74LS299的控制组合功能。
2）实验要求：
按移位练习操作的要求输入数据和完成相应的操作，将实验结果填入表1.3.2。
二、实验方案：
1、按实验连线图接好线，仔细检查正确与否，无误后才接通电源。
2、根据实验指导书里面的例子先练习，然后做结果测试的实验。
3、比较实验结果和理论值是否一致，如果不一致，就分析原因，然后重做。
三、实验结果
练习表1.3.2
经过比较，实验结果和理论值完全一致，说明实验操作过程正确，实验结果可信。
五、结论
要准确按照实验步骤，一步一步来做，不能操之过急，俗话说，欲速则不达，是很有道理的。
六、问题与讨论
做实验时，对于实验的具体原理不是很明白，原因就是平时课堂知识没学好，后来经过请教同学，弄明白后，做起实验来就觉得简单很多了。
七、实验总结
从中我发现，真正动起手来并没有想象中的那么简单，实验是一次很好的实践，可以发现很多课堂上忽略的知识点，能够很好地为我们填补空白。
八、思考题
1)做带进位的循环移位操作前为什么要记录进位灯的状态？进位灯的状态对进位循环移
位结果有没有影响？
答：有，如果灯亮的话就代表数据有溢出。
如果没有灯的提示，这将导致数据输出错误。
2)哪些循环移位操作不用考虑进位灯？
答：当M=0时则不必考虑进位灯。