计算机实验
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实验一十六位机运算器实验
专业：计算机科学与技术班级：学号：************ 姓名：张三丰实验地点：工A408 实验时间：指导教师：
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
五、实验连线
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。
六、算术运算实验
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
(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：
按【单拍】按钮按【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。
K18~K17=11 K13~K11=000
(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。
七、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：
按【单拍】按钮按【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。
(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)偶字节写操作（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：
按【单拍】按钮按【单拍】按钮
(2)偶字节读操作（运算寄存器AL和BL内容送数据总线）
关闭AL、BL写使能，令K18=K17=1，按下流程分别读AL、BL。
①若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1111）则F=AL，即AL内容送到数据总线。
②若运算控制位设为（M S2 S1 S0=1000）则F=BL，即BL内容送到数据总线。
(3)偶字节逻辑运算
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1101），为逻辑与，FUN及总线显示AL逻辑与BL的结果。令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1100），为逻辑或，FUN及总线显示AL逻辑或BL的结果。
(4)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：
按【单拍】按钮按【单拍】按钮
(5)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。
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。
(6)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的结果。
八、实验结果
１.字算术运算：
（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。
FUN显示值为：4466 ;总线单元显示值为：4466。
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AX－BX的结果。
FUN显示值为：dddE ;总线单元显示值为：dddE。
２.字节算术运算：
（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。
FUN显示值为：0066 ；总线单元显示值为：6666；可知AL+BL= 66。
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AL－BL的结果。
FUN显示值为：0000 ；总线单元显示值为：0000；可知AL-BL= 00。
１.字逻辑运算：
（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。
FUN显示值为：1100 ;总线单元显示值为：1100。
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。
FUN显示值为：3366 ;总线单元显示值为：3366。
２.字节逻辑运算：
（３）偶字节逻辑运算
令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=1101），为逻辑与，FUN及总线显示AL逻辑与BL的结果。
FUN显示值为：0000 ；总线单元显示值为：0000；可知AL&BL= 0000。