计组实验报告)
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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。
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2-3-1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2-3-1运算器数据通路
图2-3-1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2.3.1 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 B 0 0 0 1 A—B—C 1 0 0 1 /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 A&B 0 1 1 0 RL 1 1 1 0 A+1 0 1 1 1 RR 1 1 1 1 A
五、实验连线
实验1算术运算
1.字算术运算
(1)字写操作
按【单拍】按钮按【单拍】按钮
(2) 字读操作 读FUN 关闭写控位
数据总线 显示AX 值 K18~K17=11 读BX K13~K11=000
数据总线 显示BX 值 K15~K11=11111
(3)字加法与减法运算
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。
2. 字节算术运算
(1) 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： 置数 I/O=XX17h 数据来源
I/O 单元
寄存器AL (17h) 按【单拍】按钮 置数 I/O=XX91h 寄存器BL (91h) 按【单拍】按钮
(2) 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K18=K17=1，按下流程分别读AL 、BL 。
读FUN 关闭写控位
数据总线 显示AL 值 K18~K17=11 读BL K13~K11=000 数据总线 显示BL 值 K15~K11=11111
(3)字节减法算术运算（不带进位加）
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。
实验2 逻辑运算
1. 字逻辑运算
(1) 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： 置数 I/O=4417h 数据来源
I/O 单元
寄存器AX (4417h) 按【单拍】按钮 置数 I/O=4391h 寄存器BX (4391h) K18~K16=010 按【单拍】按钮
(2) 字读操作（运算寄存器AX 和BX 内容送总线）
关闭AX 、BX 写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读AX 、BX 。
读FUN 关闭写控位 数据总线 显示AX 值
K18~K17=11
读BX
K13~K11=000
数据总线 显示BX 值
K15~K11=11111
(3)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BX 的结果。
2. 字节逻辑运算
(1) 奇字节写操作（置数操作）
通过I/O 单元“S15~S0”开关向累加器AH 和暂存器BH 置数，具体操作步骤如下：
置数 I/O=XX17h
数据来源 I/O 单元 寄存器AH (17h) 按【单拍】按钮
置数 I/O=XX91h
寄存器BH (91h) K18~K16=011 按【单拍】按钮
(2) 奇字节读操作（运算寄存器AH 和BH 内容送数据总线）
关闭AH 、BH 写使能，令K18=K17=1，按下流程分别读AH 、BH 。
读FUN 关闭写控位 数据总线 显示AH 值
K18~K17=11
读BH
K13~K11=000
数据总线 显示BH 值
K15~K11=11111
①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=AH，即AH内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=BH，即BH内容送到数据总线。
(3)奇字节逻辑运算
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1101），为逻辑与，FUN及总线显示AH逻辑与BH的结果。
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1100），为逻辑或，FUN及总线显示AH逻辑或BH的