实验二脱机运算器实验实验解读
计算机组成原理实验报告
实验一：脱机运算器实验实验目的：了解AM2901运算器的功能与用法，2片AM2901的级连方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。
实验仪器：TEC-2000实验仪实验原理：脱机运算器实验，是让运算器从教学计算机整机中脱离出来，此时它的全部控制与操作均需通过两个12位的微型开关来完成，这就不能执行指令，只能通过开头、按键控制教学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示灯观察运算结果。
实验内容：1、将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX10（单步、8位、脱机）；先按RESET 按键，再按START按键，进行初始化。
2、按下表所列操作在8位机上进行运算器脱机实验，结果如表所示。
其中D1取为01H，D2取为10H；通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制倍，通过8位数据开关向运算器提供数据（高8位的数据开结果分析：由结果可知，只要按AM2901芯片功能给出其相应的控制信号，即可完成相应的功能。
另AM2901操作周期如下：A、B口数据锁存通用寄存器接收即在下降沿时，A、B口数据锁存器锁存数据，在低电平时通用寄存器接收数据，因此在压START前，ALU输出为结果，压START后，产生高电平到低电平的变化，此时ALU输出的结果存入通用寄存器中，而ALU则输出操作再次被执行的结果，但该结果没有存入通用寄存器中，则下次操作时使用的寄存器值为存入值（表中表现为压START前值）。
实验结论：通过此项实验使我们了解了AM2901运算器的功能与用法，熟悉了2片AM2901的级连方式，以及深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识，让我们加深了对AM2901运算器各项特性的认知程度。
实验二：控制器部件教学实验实验目的：通过教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令的功能、格式和执行流程后，设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。
达到以下目的：1、理解计算机控制器的功能、组成知识2、学习计算机各类典型指令的执行流程3、对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立总体概念4、学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术实验仪器：TEC-2000教学计算机实验原理：控制器设计是学习计算机总体组成的设计的重要部分，要在TEC-2000教学机上完成实验，要了解以下内容：1、TEC-2000的功能部件及其连接关系；2、TEC-2000的每个功能部件的功能和控制其运行办法；3、TEC-2000支持的指令格式和指令执行流程分组情况；4、TEC-2000中已经设计并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程，也包括控制器设计与实现中的具体线路和控制信号的组成；5、自己要实现的指令格式、功能、执行流程设计中必须遵从的约束条件。
组成原理实验课件--运算器
31
教学机运算器控制信号汇总
数据组合（ I2 I1 I0 ）
3位
功能代码（ I5 I4 I3 ）
3位
结果处理（ I8 I7 I6 ）
3位
A口地址
4位
B口地址
4位
状态寄存器接收信号（SST） 3位
移位控制信号（SSH）
和最低位进位控制信号（SCI） 3位
23位
32
16 位运算器的完整组成
SST
C
Z
其输出为 F，两路输 入为 S、R，最低位 进位Cn，4个状态输 出信号如图所示
12
B锁存器 A锁存器
B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址 （写入）
三选一
RAM3
RAM0
也可称为移位器
该寄存器组的写入，只能用B 地址实现，写入数 据是ALU的输出经三选一门（移位器）送到寄存 器组的输入端。移位器可执行直送、左移一位、 右移一位的操作，使加减等运算和移位操作可在 同一操作步骤中完成。
片间高A速m进29位02用 Am2902
Cin
Cn+z Cn+y Cn+x
Y7~4
/G
/P
Y3~0
Am2901
Am2901
低位
RAM0
Am2901
Q0
D11~8
D7~4
D3~0
22
Am2901完成功能需要的控制信号
数据组合（ I2 I1 I0 ） 功能代码（ I5 I4 I3 ） 结果处理（ I8 I7 I6 ） A口地址 B口地址 最低位进位控制信号（SCI） 移位控制信号（SSH） 状态寄存器接收信号（SST）
V
S
1
0
实验二 运算器实验
南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级 K网络工程121实验学生姓名王云峰学号 240121525实验地点信息楼A115实验二运算器实验同组同学李翔240121515（合作小组朱赛杰240121533）实验日期 11月27日实验仪器号 TEC-XP+14S022一、实验目的1．加深对Am2901运算器内部组成的了解, 掌握四片Am2901芯片间的连接关系, 以及它与有关外部逻辑电路的连接关系。
2．准确把握该运算器的控制与使用, 即掌握其运算与操作功能, 以及正确地为其提供全部控制信号及有关数据的手段与技术。
3．初步了解运算器在计算机整机中的作用。
二、实验内容1．脱机方式下运算器的控制及运行设计控制信号序列，在脱机方式实现给定程序段的功能。
记录按压START 前后的ALU的运算结果和状态标志。
2．联机方式下运算器的控制及运行在联机方式下，汇编并单步执行给定程序段，查看并记录每条指令执行后的运行结果。
使用指令的单步骤执行方式，观察与运算器相关的控制信号的状态。
三、实验步骤与结果脱机的运算器实验，在教学实验中实现如下7项操作功能：预期功能实现方案R0 ←1234 数据开关拨1234，B地址给0，D+0，结果送B口选的R0R9 ←789F 数据开关拨789F，B地址给9，D+0，结果送B口选的R9 R9 ←R9-R0 B地址9，A地址给0，最低位进位给1，B-A，结果送B 口选的R9R0 ←R0+1 B地址给0，最低位进位给1，B+0，结果送B口选的R0 R10←R0 B地址给A，A地址给0，A+0，结果送B口选的R10逻辑右移在有了预期功能和实现方案之后，要解决的具体问题，就是依据教学计算机的简明操作卡中的有关表格中规定的内容，找出实现每一操作功能要用到的控制码。
请把表2-3中各组控制信号的正确的取值填写在相应位置，然后把运行结果的状态信息填入表2-4。
思考题：执行R0+1时，为什么输出Y15-Y0为1234，而不是1235？左右移位时，是通用寄存器本身移位，还是它与Q寄存器联合移位是怎么区分的？最高、最低位的移位输入信号是怎么给出的？C在移位中有什么作用？联机的运算器实验，改用教学计算机的指令实现上述脱机运算器实验完成的功能。
实验1：脱机运算器实验(实验介绍版)
实验一 脱机运算器实验一、实验目的1、深入了解位片结构运算器AM2901的功能与用法；2、学习4片AM2901组成一个16位运算器的级连方式，深化运算器部件的组成、设计、控制和使用等方面的知识。
二、实验原理运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。
基本操作包括加、减、乘、除四则算术运算，与、或、非、异或等逻辑运算，以及传送、移位、比较等操作。
运算器的组成除了ALU 单元外，还包括必要的寄存器和移位器等部件。
寄存器用于存放操作数和运算结果，以节省访问存储器的时间；移位器实现数据的移位功能，以扩展ALU 的运算功能，增加数据传送的灵活性。
AM2901是一个4位运算器，主要由ALU 、输入多路选择器、输出选择器、寄存器组和移位器等组成，如图1-1所示。
图1-1 AM2901芯片的内部组成结构1）算术逻辑ALUALU 为4位算术逻辑单元，共有8种运算功能，由输入端I 5I 4I 3的编码值决定执行哪一种功能。
2）通用寄存器组AM2901内部有一个通用寄存器组，共有16个4位的寄存器。
寄存器组有A 和B 两个端口，其中端口A 只有读出数据功能，端口B 具有读出和写入两种功能。
即数据可以从A 口和B 口输出，但只能从B 口输入。
3）Q 寄存器Q 寄存器为4位，在乘除运算中可用来存放乘数或商，故又称为乘商寄存器。
Q 寄存器本身具有移位功能，可对数据进行左移一位或右移一位的处理。
4）ALU 输入多路选择器AM2901具有两个输入多路选择器R 和S ，为ALU 提供两个操作数。
R 可选择来自数据线的数据D （来自外部）或寄存器组端口A 的数据；S 可从寄存器组端口A 、B 和Q 寄存器3个来源选取数据。
两个操作数的组合由控制信号I 2I 1I 0的编码确定。
5）移位器4位，用于对ALU 的输出实现直送、左移或右移处理。
6）输出选择器选择AM2901输出数据Y 的来源。
输出数据Y 有两个来源：一个是ALU 的运算结果F ，另一个是直接来自寄存器组端口A 。
实验二运算器实验
实验二运算器实验实验二运算器am2901实验该实验操作不需用到电脑，不需实现电脑和实验箱的连接，操作全部在实验箱上完成。
实验过程当中，必须认真展开，避免损毁设备，分析可能将碰到的各种现象，推论结果与否恰当，记录运转结果。
实验目的：1、深入细致介绍am2901运算芯片的功能、结构；2、深入细致介绍4片am2901的级联方式；3、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。
教学计算机的运算器部件主体由4片4位的运算器芯片am2901彼此串联形成，它输入16位的数据运算的结果（用y则表示）和4个结果特征位（用cy，f=0000，over，f15则表示）。
它的输出（用d则表示）就可以源自于内部总线。
确定运算器运算的数据来源、运算功能、结果处置，需要使用控制器提供的i8~i0、b3~b0、a3~a0共17个信号。
运算器的输入轻易相连接至地址寄存器ar的输出插槽，用作提供更多地址总线的信息来源。
运算器的输入还经过两个8位的244器件的掌控（采用dc1译码器的ytoib#信号）被送至内部总线ib，用作把运算器中的数据或者运算结果载入内存储器或者输入输出USB芯片。
运算器产生的4个结果特征位的信息需要保存，为此设置一个4位的标志寄存器flag，用于保存这4个结果特征信息，标志寄存器的输出分别用c、z、v、s表示。
控制标志寄存器何时和如何接收送给它的信息，需要使用控制器提供的sst2~sst0三位信号。
运算器还须要按照指令继续执行的建议，正确地获得最高位的位次输出信号，最高位和最低位的移位输出信号，为此须要布局另一个shift的线路，在控制器提供更多的ssh和sci1~sci0三位信号的掌控下，产生运算器最高位的位次输出信号，最高位和最低位的移位输出信号。
相关器件：4片am2901（alu）两片ar（74ls374）一片flag（gal20v8）一片shift（gal20v8）2片244（alutoib，74ls244）2个12位微动开关（红色）3个手动掌控信号内存芯片（hand，74ls240）am2901芯片的结构和功能：参考教材附录部分芯片具体内容线路表明：1、芯片输出受oe#信号控制，仅当其为低电平时，才有y值正常逻辑信号输出，否则输出为高阻态。
脱机运算器实验的心得体会
脱机运算器实验的心得体会脱机运算器实验的心得体会在进行脱机运算器实验的这段时间里，我深刻体会到了计算科学的重要性和计算机的强大能力。
脱机运算器实验帮助我更好地理解了计算机原理和运算逻辑，并加深了对计算机科学的兴趣和热情。
首先，在实验中我学会了如何构建一个简单的脱机运算器。
通过搭建电路和对各个部件进行连接，我成功地实现了一个可以进行基本运算的计算器。
这个过程让我体会到了计算机的组成原理和工作原理，深入了解了计算机内部的硬件结构和运行机制。
其次，通过实验，我对计算机中的逻辑电路有了更深入的了解。
在构建计算器的过程中，我使用了与门、或门和非门等逻辑门电路，实现了运算器的基本逻辑功能。
对于逻辑电路的设计和实现，我进一步理解了计算机内部的数据传输和处理过程，提高了自己的逻辑思维能力。
另外，通过实验，我也更加明确地认识到了计算机的运算速度和存储能力的重要性。
在实验过程中，我发现自己设计的计算器在处理较大的数字时速度明显变慢，并且容易出现溢出和错误的情况。
这让我意识到了计算机性能的关键所在，加深了我对计算机性能优化和存储管理的理解。
此外，在脱机运算器实验中，我还学到了如何进行错误调试和故障排除。
在实验过程中，我经常会遇到电路连接不正确、元器件损坏或者程序设计错误等问题，这些问题使得计算器无法正常工作。
为了解决这些问题，我学习了使用万用表和逻辑分析仪等工具进行故障排查，锻炼了自己的问题解决能力。
最后，通过脱机运算器实验，我也体会到了团队合作的重要性。
在实验中，我与同学们一起合作，共同探索和解决问题。
通过彼此的交流和协作，我们不仅更好地理解了实验原理和过程，还提高了自己的团队合作意识和能力。
这对于今后的学习和工作都具有重要的意义。
总结起来，脱机运算器实验是我在计算机科学领域的一次宝贵经历。
通过实验，我不仅加深了对计算机原理和逻辑的理解，还提高了自己的实践能力和问题解决能力。
我相信，这次实验对我今后的学习和研究都会产生积极的影响，并为我未来的发展奠定坚实的基础。
脱机运算器实验22页PPT
END
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
脱机运算器实验
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
实验2 运算器 实验报告
实验2 运算器实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解运算器的工作原理和功能，通过实际操作和观察，掌握运算器在计算机系统中的重要作用，提高对计算机硬件结构的理解和认识。
二、实验设备本次实验使用了以下设备：1、计算机一台，配置为_____处理器、＿____内存、＿____硬盘。
2、实验软件：＿____。
三、实验原理运算器是计算机中执行算术和逻辑运算的部件。
它主要由算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据通路和控制电路等组成。
算术逻辑单元（ALU）能够进行加、减、乘、除等算术运算，以及与、或、非、异或等逻辑运算。
寄存器用于暂存操作数和运算结果，数据通路负责在各个部件之间传输数据，控制电路则根据指令控制运算器的操作。
在运算过程中，数据从寄存器或内存中读取，经过 ALU 处理后，结果再存回寄存器或内存中。
四、实验内容与步骤（一）加法运算实验1、打开实验软件，进入运算器实验界面。
2、在操作数输入框中分别输入两个整数，例如 5 和 10。
3、点击“加法”按钮，观察运算结果显示框中的数值。
4、重复上述步骤，输入不同的操作数，验证加法运算的正确性。
（二）减法运算实验1、在实验界面中，输入被减数和减数，例如 15 和 8。
2、点击“减法”按钮，查看结果是否正确。
3、尝试输入负数作为操作数，观察减法运算的处理方式。
（三）乘法运算实验1、输入两个整数作为乘数和被乘数，例如 3 和 7。
2、启动乘法运算功能，检查结果的准确性。
3、对较大的数值进行乘法运算，观察运算时间和结果。
（四）除法运算实验1、给定被除数和除数，如 20 和 4。
2、执行除法运算，查看商和余数的显示。
3、尝试除数为 0 的情况，观察系统的处理方式。
（五）逻辑运算实验1、分别进行与、或、非、异或等逻辑运算，输入相应的操作数。
2、观察逻辑运算的结果，理解不同逻辑运算的特点和用途。
五、实验结果与分析（一）加法运算结果通过多次输入不同的操作数进行加法运算，结果均准确无误。
实验二 运算器实验
表2-4 最低进位Cin控制信号SCI SCI 0 0 1 1 0 1 0 1 Cin 0 1 C TCLK2 方波 典型指令 ADD、DEC INC、SUB ADC、SBB 本实验中不使用
表2-5 移位状态控制信号SSH SSH 0 0 1 1 0 1 0 1 左移 RAM0 0 C Q3 * Q0 * * F3 * 右移 RAM3 0 C CY F3⊕OV Q3 * * RAM0 RAM0 说明 补 0（逻辑左右移） 带进位移（循环移位） 带 Q 同时移位（乘除时） 补码右移
实验原理
图 2-1
Am2901 的数据通路
1、运算器数据通路
TEC-XP 教学机的运算器主要采用 4 片 Am2901 芯片级联组成，每片 Am2901 芯片实现 4 位运算，4 片芯片级联成 16 位的运算器。 Am2901 芯片的组成包括：1 个 4 位的算术逻辑单元 ALU、16 个 4 位的通用寄存器、1 个 4 位的乘商寄存器 Q 和若干个多路选择开关。Am2901 的数据通路如图 2-1 所示。 （1）算术逻辑单元 ALU ALU 有两个数据输入端 R 和 S。 R 端的数据来源有三个——寄存器 A、 数据线 D、 数值 0； S 端的数据来源有四个——寄存器 A、寄存器 B、乘商寄存器 Q、数值 0。在 RS 的各种组合 中除去没有意义的和重复的，只有 8 种有效的组合。ALU 的数据来源由控制信号 I2I1I0 决 定，其控制方式如表 2-1 所示。 ALU 可完成两个操作数的加、减、与、或、异或等多种操作，操作类型的控制有控制信 号 I5I4I3 决定，其控制方式如表 2-2 所示。ALU 若要实现乘除等其他运算，可使用串行算法 来完成。 ALU 的输出结果可保存到通用寄存器、乘商寄存器 Q，并且可以将其值乘除 2 之后再保 存，该过程控制由 I8I7I6 和 SSH 控制，其控制方式如表 2-3、表 2-5 所示。 ALU 根据其运算的结果会产生 4 个标志位——符号标志位 F3、零标志位 F=0、溢出标志 位 OVR 和进位标志位 Cn+4。ALU 运算后标志位设置可有多种不同的方式，其设置控制由 SST 控制信号决定，其控制方式如表 2-6 所示。 （2）通用寄存器组 Am2901 中的通用寄存器组是由 16 个寄存器构成， 具有双端口读写电路。 可以通过 A 口、 B 口输入的地址（4 位地址）选择寄存器，将其值送入 A、B 锁存器。其中 A 口地址指定的寄 存器是只读的，B 口地址指定的寄存器是可读写的。 A、 B 锁存器可作为 ALU 的输入数据， ALU 输出的结果值也可以保存到 B 口指定的寄存器 中，而且在写寄存器时，可以通过通用寄存器组入口处的三选一多路开关，选择写入 ALU 结果值，或其左移（乘 2） 、右移（除 2）之后的结果。 （3）乘商寄存器 乘商寄存器 Q 是为配合 ALU 的乘除运算而设置的。该寄存器输入端有三选一多路开关， 可选择 ALU 输出结果、 或乘商寄存器 Q 本身的内容作为其输入数据， 同时还可以将这两个输 入值左移（乘 2） 、右移（除 2）之后，再送入 Q 中。 （4）最低进位信号 Cin Am2901 的基本运算是加法电路， 其减法功能的实现是通过对减数求补而完成的。 因此， 在 ALU 运算时， 应使用 SCI 控制位设置最低进位信号 Cin 的状态， 具体控制方式见表 2-4。
计组实验报告-2运算器实验
综合实验报告( 2010-- 2011 年度第一学期)名称：计算机组成原理综合实验题目：运算器实验院系：计算机系班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：年月一、目的与要求（1）熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用；（2）熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；（3）熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功能不能在运算器芯片之内实现而要到芯片之外另外处理。
（4）明确教学计算机的运算器部件，使用总计23位的控制信号就完全确定了它的全部运算与处理功能，脱机运算器实验中可以通过24位的微型开关中的23位提供这些控制信号，教学计算机正常执行指令时，这些控制信号必须改由控制器部件来提供。
在两种方式下，每一位（组）的控制功能是完全相同的。
二、实验正文1．实验内容1.1脱机运算器和联机运算器的区别和联系脱机运算器实验方式是指使运算器部件完全脱离与计算机主机其他部件正常的连接关系，在完全孤立出来的运算器上进行的教学实验。
此时，只能通过数据开关拨入参加运算的数据，通过微型开关提供操作运算器运行所必需的控制信号，通过信号指示灯观察运算结果，操作简单，实验结果清晰易理解。
联机实验方式是指在运算器部件与计算机主机保持正常连接关系，教学计算机可以正常执行指令的情况下进行的以运算器为重点的教学实验。
此时，可以通过指令提供参加运算的数据，通过控制器提供操作运算器运行所必需的控制信号，通过信号指示灯或者通过运行监控程序观察运算结果，操作略显复杂，涉及到目前尚未讲解到的如何让控制器提供运算器实验所要求的控制信号的办法，有一定难度，当然完成实验后的收获也会更大，提前接触到控制器部件的一些内容。
脱机运算器实验
运算器组成线路和信息连接关系
FtoIB CZVS RAM15 Q015 Am2901-3 FLAG AR15~8 AR7~0
Am2901-2
Am2901-1
ALU 结果指示灯
Am2901-0 ALUtoIB RAM0 Q0 Cin ALUtoIB
内部总线IB
脱机运算器实验的环境
脱离与计算机主机的连接 数据开关拨入参加运算的数据； 微型开关提供操作运算器运行必需控制信号； 信号指示灯观察运算结果。 最低位的进位输入信号Cin和左右移位输入信号RAM0、Q0、RAM15、 Q15由MACH内部SHIFT线路提供。
Ｃ Ｚ Ｖ Ｓ 四个标志位的值保持不变 ＣY F=0 OVR F15 接收ALU的标志位输出的值 内部总线对应的一位 恢复标志位原来的现场值 ０ Ｚ Ｖ Ｓ 置"0"C, 另三个标志位不变 １ Ｚ Ｖ Ｓ 置"1"C, 另三个标志位不变 RAM0 Ｚ Ｖ Ｓ 右移,另三个标志位不变 RAM15Ｚ Ｖ Ｓ 左移,另三个标志位不变 Ｑ0 Ｚ Ｖ S 联合右移,另三个标志位不变
• 运算器是计算机硬件系统传统的5大功能部 件之一，承担执行运算和暂存运算数据的功能。 • 组成： ALU线路（执行算术逻辑运算功能）、 通用寄存器组（暂存参加ALU运算的数据和中间运 算结果）、专用寄存器（支持乘除法运算）三部 分。 • 三个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从 而构成一个完整的运算器部件。
Am2901芯片的管脚信号
数据类型信号：4位数据输入(D3-D0)，4位数据输出(Y3-Y0)， 最低位进位输入信号(Cn)，4个标志位输出信号 (F3,OVR,F=0000,Cn+4)， 通用寄存器最高/低位移位入出信号(RAM3,RAM0)，Q寄存器最高、最低位移位入 出信号(Q3,Q0)，用于并行进位的2个信号(/G,/P)。共19位。 控制类型信号：主脉冲信号(CP)，输出使能信号(/OE)，两个4位的寄存器选择信号 (A3-A0,B3-B0)，选择ALU数据来源，运算功能，结果处置的信号各3位(I8-I0)。
广工计算机组成原理实验报告
计算机组成原理实验报告课程名称计算机组成原理实验学院专业班级学号学生姓名指导教师2014 年 7 月 3 日目录实验一：基础汇编语言程序设计实验 (5)1实验目的 (5)2实验设备及器材 (5)3实验说明和原理 (5)4实验内容 (6)5实验步骤 (6)6实验截图及思考题 (7)7实验思考与心得 (9)实验二：脱机运算器实验 (10)1实验目的 (10)2实验设备与器材 (10)3实验说明和原理 (10)4实验内容 (11)5实验步骤/表格填写 (11)6实验思考与心得 (12)实验三：存储器部件教学实验 (13)1实验目的 (13)2实验设备与器材 (13)3实验说明和原理 (13)4实验内容 (14)5实验步骤与截图 (14)6实验思考与心得 (15)实验四：组合逻辑控制器部件教学实验 (17)1实验目的 (17)2实验设备与器材 (17)3实验说明和原理 (17)4实验内容 (19)5实验步骤/填表 (19)6实验思考与心得 (23)实验五：微程序控制器部件教学实验 (25)1实验目的 (25)2实验设备与器材 (25)3实验说明和原理 (25)4实验内容 (26)5实验步骤与截图 (27)6实验思考与心得 (30)实验六：输入/输出接口扩展实验 (32)1实验目的 (32)2实验设备与器材 (32)3实验说明和原理 (32)4实验内容 (33)5实验步骤与PC端截图 (33)6实验思考与心得 (35)实验七：中断实验 (36)1实验目的 (36)2实验设备与器材 (36)3实验说明和原理 (36)4实验内容 (37)5实验步骤与中断程序编写 (37)6实验思考与心得 (40)实验九：FPGA芯片实现非流水线的CPU系统(综合实验) (41)1实验目的 (41)2实验设备与器材 (41)3实验说明和原理 (42)4实验内容 (42)5实验步骤与烧录过程 (42)6实验思考与心得 (44)计算机学院学号：姓名教师评定实验题目基础汇编语言程序设计实验实验一：基础汇编语言程序设计实验1实验目的●学习和了解TEC-XP+教学实验监控命令的用法;●学习和了解TEC-XP+教学实验系统的指令系统;●学习简单的TEC-XP+教学实验系统汇编程序设计。
实验二运算器实验报告
实验二运算器实验报告
实验二是运算器实验，旨在让我们了解计算机运算器的结构和工作原理。
在本次实验中，我们通过搭建运算器电路并进行验证，深入理解了运算器的运作过程，为我们今后学习和应用计算机原理打下了基础。
一、实验原理
运算器是计算机中重要的组成部分，用于实现各种算术和逻辑运算。
在本次实验中，我们首先学习了运算器的基本原理和功能，并了解了运算器中常用的逻辑门电路，如与门、或门、非门等。
接着，我们根据原理和逻辑门电路的特点，搭建了一个16位的运算器电路，并测试了电路的逻辑功能和运算准确性。
二、实验步骤
1. 搭建16位运算器电路，包括与门、或门、非门等逻辑电路。
2. 对搭建的运算器电路进行测试，如测试与门、或门、非门电路的逻辑输出是否正确。
3. 实现加法和减法运算功能，测试运算器的运算准确性。
4. 对搭建的运算器电路进行进一步优化，提高电路工作效率和运算速度。
三、实验结果
经过实验测试，我们成功搭建了一个16位的运算器电路，并对电路进行了多项测试和验证。
在逻辑输出方面，与门、或门、非门电路均能够正确输出逻辑值，验证了运算器电路的逻辑功能。
在加法和减法运算方面，运算器电路能够正确实现运算功能，并输出正确的运算结果，这表明运算器电路的运算准确性良好。
四、实验总结
通过本次实验，我们深入理解了计算机中运算器的工作原理和结构，掌握了运算器电路的搭建和运作方法，并初步掌握了在运算器上实现加法和减法运算的原理和方法。
此外，我们还了解了运算器电路的优化方法和技巧，提高了电路工作效率和运算速度。
这些知识和技能对我们今后学习和应用计算机原理具有重要的指导意义。
2 组成原理与结构实验 实验二 运算器实验[3页]
![2 组成原理与结构实验 实验二 运算器实验[3页]](https://img.taocdn.com/s3/m/6a9d2aa46137ee06eff918f1.png)
（1）SST（B14-B12）选择，见“状态位产生”表 （2）最低位进位输入信号Cin的形成。SCI（B9，B8） （3）左右移位时，最高、最低位的移位输入信号。SSH（B11，B10） （4）A口（B19-B16）、B口（B23-B20）各4位微码，
②通用寄存器的两个输出端：A锁存器、B锁存器 ③通用寄存器的一个输入端：（B地址的两个作用） ④通用寄存器的一个输入端的来源三选一多路选择器。 ⑤Q寄存器
（2）ALU的输出结果
①F → 三选一 → 通用寄存器 ②F → 三选一 → Q寄存器 ③通过最上部二选一输出：这个二选一的两个输入端。
实验二 运算器实验
SA（B31）、SB（B27）码。 Nhomakorabea三、（1）完成 P51 表4-1-5 运算器脱机方式数据表
（2）完成 P52 运算器联机方式 （3）用模拟软件如何实现P51 表4-1-5的算术逻辑运算？控制信号如何设置？
四、预习 实验三存储器实验
实验二 运算器实验
（3）ALU的结果标志位：
F=0000，Cn+4，OVR，F3 （Cn）
（4）9个控制信号I8-0 （P204 附录G）
① I2-0码 选择操作数的来源R、S ② I5-3码 选择ALU运算功能 ③ I8-6码 结果选择（REG和Q结果选择，Y输出选择）
（二）AM2901的芯片引脚信号 （P206）
实验二 运算器实验
一、实验内容
（1）脱机方式 （2）联机方式 （3）模拟软件的运算器控制信号的应用
二、相关知识
（一）运算器部件的内部结构AM2901 （见内部结构图 P44 图4-1-2 或 本PPT第3页）
实验三：脱机运算器实验报告
Y 的输出 通用寄存 器接收 运算功
能选择 Q 寄存器 接收
数据组合 寄存器 A 端口 选择状态 接收 地址
B 端口 地址
最低 位进
移位 控制
功能
按 START 之前
按 START 之后
Y15-Y C Z
V
S
Y15-Y0 C
Z
VS
0
R0←1234 1234
随机
1234
0
000R9←89F 789F 0 0预期功能
控制信号 I8-6 I5-3 I2-0 SST A 地址 B 地址 SCI SSH
R0←1234
011 000 111 001 不用 0000 00 00
R9←789F
011 000 111 001 不用 1001 00 00
R9←R9-R0 011 001 001 001 0000 1001 01 00
0
0
789F
0
0
0
0
R9←R9-R0 666B 0 0
0
0
5437
0
0
0
0
R0←R0+1 1235 0 0
0
0
1236
0
0
0
0
R10←R0 1235 0 0
0
0
1235
0
0
0
0
R9←R9^R0 0221 0 0
0
0
0221
1
0
1
0
Q←R9
0442 1 0
1
0
0882
0
0
0
0
4. 体会、意见、建议 实验体会，除写个人实验课程理解之外，还应对实验课时数实
运算器脱机实验
F
F3 F=0000 OVR Cn+4
A L U S R
Cin
B锁存器 B
A锁存器 16个 A
A口地址
B口地址
通用寄存器
（写入）
F
F3 F=0000 OVR Cn+4
A L U S R
Cin
第三个组成部分 是乘商寄存器Q 它能对自己的内 容完成左右移位 功能，其输出可 以送往ALU，并 可接收ALU的输 出结果。
计算机组成原理
实验介绍
试验平台
TEC-2实验计算机系统
清华大学计算机系研制
TEC-2实验计算机系统介绍
计算机
终端 PC机
二 路 串 行 接 口
主存储器 控制器
运算器
开关 指示灯
主要技术指标
1、机器字长为16位； 2、基本指令系统支持类PC机的64条指令，多种指令格 式，7种基本寻址方式； 3、安装了4kw的ROM,存放监控程序， 2kw的RAM,存放 用户程序和数据； 4、运算器由4片4位的位片结构的运算器件级联而成； 5、主机装有两个串行接口，能直接与计算机终端或PC 机相连； 6、主机通过一条50芯扁平电缆与一块通用面包板组成的 扩展实验盒相连； 7、TEC-2机上装有26个扭子开关，3个按钮微动开关、 16个发光二极管等；
通用寄存器
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR
F
二选一
A L U S R 三选一 二选一
Cin
Cn+4
一组三选一门 完成把ALU的 输出、或左移 一位、或右移 一位的值送往 通用寄存器组 ，最高、最低 位移位信号有 双向入/出问题 一组三选一门 完成Q寄存器 的左移一位、 或右移一位、 或接收ALU输 出值的功能， 最高、最低位 移位信号有双 向入/出问题。
脱机运算器实验报告
脱机运算器实验报告脱机运算器实验报告近年来，随着计算机技术的飞速发展，我们对于计算的依赖越来越深。
然而，在某些特定的情况下，计算机的在线运算并不是最佳的选择。
例如，在一些特殊环境中，如太空探索、深海勘探等，计算机的在线运算面临着网络延迟、带宽限制等问题。
为了解决这一问题，我们进行了一项关于脱机运算器的实验。
实验目的：本实验旨在探索脱机运算器的原理和应用，以及评估其在特定环境下的性能。
实验设备：我们采用了一台由硬件实现的脱机运算器作为实验设备。
该设备由处理器、存储器、输入输出接口等组成，可以在无需网络连接的情况下进行运算。
实验步骤：1. 设计算法：我们首先设计了一个简单的算法，用于测试脱机运算器的性能。
该算法包括了加法、减法、乘法和除法等基本运算。
2. 编程实现：根据设计的算法，我们使用汇编语言编写了相应的程序，并将其加载到脱机运算器的存储器中。
3. 运行实验：我们对脱机运算器进行了一系列的运算实验。
通过输入指令，脱机运算器可以按照程序中的算法进行运算，并将结果输出到显示屏或存储器中。
实验结果：通过实验，我们得出了以下结论：1. 脱机运算器可以在无需网络连接的情况下进行高效的运算。
与在线运算相比，脱机运算器不受网络延迟和带宽限制的影响，具有更高的运算速度和稳定性。
2. 脱机运算器的存储能力有限。
由于设备体积和成本的限制，脱机运算器的存储器容量相对较小。
因此，在进行复杂的运算时，可能需要对数据进行分块处理或采用其他优化策略。
3. 脱机运算器在特殊环境下的应用潜力巨大。
由于其独立于网络的特性，脱机运算器可以应用于太空探索、深海勘探等领域，为科学研究和工程实践提供强大的计算支持。
讨论与展望：脱机运算器作为一种新兴的计算设备，具有广阔的应用前景。
未来，我们可以进一步改进脱机运算器的性能和功能，以满足更多领域的需求。
例如，可以增加存储器容量、优化算法设计、提高能耗效率等。
此外，脱机运算器的安全性也是一个重要的问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验二脱机运算器实验实验
目的
深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，2片AM2901的级连方式：
深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识．
实验说明
脱机运算器实验，是指让运算器从教学计算机整机中脱离出来，此时，它的全部控制信号均需通过两个12位的微型开关来提供，这就谈不上执行指令，只能通过开关、按键等控制教学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示订观察运算结果．
下面先把前边讲过的、与该实验直接有关的结论性内容汇总如下．
12位微型开关的具体控制功能分配如下：
A口、B口地址：送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号；
I0—I8：选择操作数来源、运算操作功能、选操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制：
SCI，SSH，和SST：用于确定运算器最低位的进位输入、移位信号的入／出和怎样处理
AM2901产生的状态标志位的结果．
最低位的移位输入信号Cin：
状态寄存器的接收与保持
最高、最低位的移位输入信号的形成逻辑
注：表中的X表示不必处理、不必过问该位的取值；
当通用寄存器本身移位时，Q寄存器不受影响；
乘除运算要求实现通用寄存器与Q寄存器联合移位、没有Q寄存器单独移位功能．
实验内容
1．选择运算器要完成的一项运算功能，包括数据来源，运算功能，结果保存等；
2．将实验台上两个红色的微型开关左边的短路子的任意一个或两个短接：将三个控制开关置成1XX(即处于单步状态)；先同时按下“RESET”和“STEP”按键，松开后再按一下“STEP”
按键，进行初始化．
3．通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号，必要时通过8位数据开关向运算器提供数据．
4，每按一次“STEP”键，结束一步操作，通过指示灯观察运算结果及状态标志。
观察ALU的运算结果应在按STEP键之前，观察标志寄存器结果在按STEP键之后。
5。
接下来，按下表所列的操作在八位机上进行运算器脱机实验，
其中Dl取值为01H，D2取值为10H，将结果填入表中：
实验要求
1.实验之前认真预习，写出预习报告，包括操作步骤，实验过程所用数据和运行结果等，否则实
验效率会很低，所学到的内容也会大受影响；
2.实验过程当中，要仔细进行，防止损坏设备，分析可能遇到的各种现象，判断结果是否正确，
记录运行结果；
3.实验之后，认真写出实验作业报告，包括对遇到的各种现象的分折，实验步骤和实验结果，自
己在这次实验的心得体会与收获等．
参考答案。