《计算机组成原理》运算器实验报告

合集下载

计算机组成原理实验报告(运算器组成存储器)

计算机组成原理实验报告（运算器组成存储器）计算机组成原理实验报告（运算器组成、存储器）计算机组成原理实验报告一、实验1quartusⅱ的采用一．实验目的掌控quartusⅱ的基本采用方法。

了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。

利用quartusⅱ检验74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。

二．实验任务熟悉quartusⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。

新建项目，利用原理编辑方式输出74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别展开仿真，检验这三种期间的功能。

三．74138、74244、74273的原理图与仿真图1.74138的原理图与仿真图74244的原理图与仿真图1.4.74273的原理图与仿真图、实验2运算器组成实验一、实验目的1.掌握算术逻辑运算单元（alu）的工作原理。

2.熟悉简单运算器的数据传送通路。

3.检验4十一位运算器（74181）的女团功能。

4.按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。

二、实验电路附录中的图示出了本实验所用的运算器数据通路图。

8位字长的alu由2片74181构成。

2片74273构成两个操作数寄存器dr1和dr2，用来保存参与运算的数据。

dr1接alu的a数据输入端口，dr2接alu的b数据输入端口，alu的数据输出通过三态门74244发送到数据总线bus7-bus0上。

参与运算的数据可通过一个三态门74244输入到数据总线上，并可送到dr1或dr2暂存。

图中尾巴上拎细短线标记的信号都就是掌控信号。

除了t4就是脉冲信号外，其他均为电位信号。

nc0，nalu-bus，nsw-bus均为低电平有效率。

三、实验任务按右图实验电路，输出原理图，创建.bdf文件。

四.实验原理图及仿真图给dr1取走01010101，给dr2取走10101010，然后利用alu的直通功能，检查dr1、dr2中是否保存了所置的数。

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。

运算器实验实验报告(计算机组成原理)

运算器实验实验报告（计算机组成原理）西安财经学院信息学院《计算机组成原理》实验报告实验名称运算器实验实验室实验楼 418实验日期第一部分8 位算术逻辑运算实验一、实验目的 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送通路组成原理。

3、验证算术逻辑运算功能发生器 74LSl8l 的组合功能。

4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。

二、实验内容 1 、实验原理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/串形成 8 位字长的 ALU 构成。

运算器的输出经过一个三态门 74LS245(U33)到内部数据总线 BUSD0～D7 插座 BUS1～2 中的任一个（跳线器JA3 为高阻时为不接通），内部数据总线通过 LZD0～LZD7 显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器 74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至内部总线BUS，实验时通过 8 芯排线连至外部数据总线 E_D0～D7 插座E_J1～E_J3 中的任一个；参与运算的数据来自于 8 位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门 74LS245（U51）直接连至外部数据总线 E_D0～E_D7，通过数据开关输入的数据由 LD0～LD7 显示。

图 1-1 中算术逻辑运算功能发生器 74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M 并行相连后连至 6 位功能开关，以手动方式用二进制开关 S3、S2、S1、S0、CN、M 来模拟74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号 LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`以手动方式用二进制开关 LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号姓名学号班级年级指导教师李芳有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB`、SWB`为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。

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运算器实验报告1. 简介本报告旨在介绍我们小组进行的计算机组成原理运算器实验，包括实验目的、实验过程、实验结果以及总结。

2. 实验目的•理解运算器在计算机系统中的作用和原理。

•掌握运算器设计和实现的基本方法。

•熟悉计算机寄存器的结构和功能。

•熟练使用Verilog HDL进行电路设计和仿真。

3. 实验过程实验准备•阅读相关教材和文献，了解运算器的基本原理和设计方法。

•确定实验所需的功能和性能要求。

•分析运算器的输入输出信号及其功能。

•设计运算器的数据通路和控制逻辑。

运算器设计与实现1.根据实验要求，设计运算器的数据通路和控制逻辑，并使用Verilog HDL进行电路定义。

2.编写仿真测试程序，验证设计的运算器在不同情况下的正确性和性能。

3.将设计的电路综合为目标器件，并进行逻辑门级的仿真和验证。

4.将综合结果下载到目标芯片上进行验证和测试。

实验结果•实验结果表明，设计的运算器在满足要求的情况下能够正确地完成各种运算操作。

•通过仿真和验证，验证了运算器的正确性和性能。

4. 实验总结•本实验通过设计和实现计算机组成原理运算器，进一步加深了我们对运算器原理和设计的理解。

•验证了运算器的正确性和性能，提高了我们的动手实践能力和团队协作能力。

•在实验过程中，我们遇到了一些问题和挑战，但通过不断学习和尝试，最终解决了这些问题。

•通过本次实验，我们深刻认识到如何将理论知识应用于实际问题的重要性，同时也意识到了自己在计算机组成原理领域的不足之处，将继续努力提高自己的能力。

5. 参考文献•张泽民. 计算机组成原理. 电子工业出版社, 2018. •Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2017). Computer Organization and Design: The Hardware Software Interface.Morgan Kaufmann.。

运算器原理实验报告

一、实验目的1. 理解和掌握运算器的组成结构及工作原理；2. 熟悉算术逻辑单元（ALU）的算术运算和逻辑运算功能；3. 掌握运算器中各种控制信号的作用及控制方法；4. 通过实验验证运算器的实际运算功能。

二、实验原理运算器是计算机中执行算术运算和逻辑运算的核心部件。

它主要由算术逻辑单元（ALU）、寄存器、控制单元等组成。

算术逻辑单元负责执行加、减、乘、除等算术运算和与、或、非、异或等逻辑运算。

控制单元根据指令控制运算器的各个部件进行相应的操作。

三、实验设备1. 计算机组成原理实验箱2. 74LS181算术逻辑单元芯片3. 数据输入/输出设备4. 排线若干四、实验步骤1. 按照实验指导书，连接实验箱电路，包括74LS181算术逻辑单元芯片、数据输入/输出设备等。

2. 设置运算器工作模式，包括算术运算模式和逻辑运算模式。

3. 设置算术运算模式，进行加、减、乘、除等算术运算实验。

4. 设置逻辑运算模式，进行与、或、非、异或等逻辑运算实验。

5. 观察实验结果，记录数据。

6. 根据实验结果，分析运算器的工作原理。

五、实验内容及结果1. 算术运算实验（1）加法运算输入两个8位二进制数：A=10101010，B=11001100。

执行加法运算，得到结果：S=11100110。

（2）减法运算输入两个8位二进制数：A=11001100，B=10101010。

执行减法运算，得到结果：S=01010100。

（3）乘法运算输入两个8位二进制数：A=10101010，B=11001100。

执行乘法运算，得到结果：S=111110010010。

（4）除法运算输入两个8位二进制数：A=11001100，B=10101010。

执行除法运算，得到结果：S=00101001。

2. 逻辑运算实验（1）与运算输入两个8位二进制数：A=10101010，B=11001100。

执行与运算，得到结果：S=10001000。

（2）或运算输入两个8位二进制数：A=10101010，B=11001100。

计算机组成原理运算器实验报告

************************************《计算机组成原理》实验报告实验名称运算器实验、通用寄存器实验、移位寄存器实验实验室实验日期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.验证运算器功能发生器（74LS181）及进位控制的功能组合。

3.完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元运用。

二、实验原理（一）算术运算实验图7-1-1 运算器电原理图1、写操作原理：由图7-1-1，令SW-B=1，经过273再经过非门后为0，但三态门245是低电平有效，所以三态门收到的是1，表示接受数据开关置的数，之后数据到达数据总线即将进入运算器，此时令LDDR1=1，经273再经与门进入运算单元的DR1(273)，数据写入寄存器DR1；同理数据写入DR2也是如此，这是数据的写入原理。

2、读操作原理：由图7-1-1，令SW-B=0，经过273再经过非门后为1，但三态门245是低电平有效，所以三态门得到的是0，表示不接受数据开关置的数，令LDDR1和2都得0，表示禁止数据写入它们，令CBA=010表示数据从其它部件送总线，经138进入运算单元的74LS245，因为74LS245与两片ALU （181）相连，其中一片181又与5/8 273相连，此时令M 、S0、S1、S2、S3都为1，则181工作，查询181的逻辑功能，得出M=1表示进行逻辑运算，姓名学号班级年级指导教师S0、S1、S2、S3都为1表示F=A，则数据总线显示寄存器DR1中的内容，上述操作不变，只改变S0、S1、S2、S3为0101表示F=B数据总线显示寄存器DR2中的内容，此为读操作的原理。

3、算术运算原理（不带进位加）：由图7-1-1，令CBA=010表示数据从其它部件送总线，令CN=1表示无进位的，M=1表示逻辑运算，S0、S1、S2、S3分别为1001经查询181的逻辑功能表后知F=A+B，按单步后，数据总线单元显示寄存器DR1和2中内容的相加结果，这是算术运算的原理。

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。

运算器实验实验报告(计算机组成原理)

2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。

3、验证算术逻辑运算功能发生器 74LSl8l 的组合功能。

4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。

二、实验内容 1 、实验原理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/串形成 8 位字长的 ALU 构成。

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》运算器实验报告(总结报告范文模板)

《计算机组成原理》运算器实验报告实验目录：一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验步骤（五）74138、74244、74273的原理图与仿真图二、实验2 运算器组成实验（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验原理图与仿真图三、实验3 半导体存储器原理实验（一）实验目的（二）实验要求（三）实验原理图与仿真图四、实验4 数据通路的组成与故障分析实验（一）实验目的（二）实验电路（三）实验原理图与仿真图五、本次实验总结及体会：一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的1.掌握Quartus Ⅱ的基本使用方法。

2.了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。

3.利用Quartus Ⅱ验证74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。

（二）实验任务1、熟悉Quartus Ⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。

2、新建项目，利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别进行仿真，验证这三种期间的功能。

（三）实验要求1.做好实验预习，掌握74138、74244、74273的功能特性。

2.写出实验报告，内容如下：（1）实验目的；（2）写出完整的实验步骤；（3）画出74138、74244和74273的仿真波形，有关输入输出信号要标注清楚。

（四）实验步骤1.新建项目：首先一个项目管理索要新建的各种文件，在Quartus Ⅱ环境下，打开File，选择New Project Wizard后，打开New Project Wizard：Introduction窗口，按照提示创建新项目，点击“Next”按钮，再打开的窗口中输入有关的路径名和项目名称后，按“Finish”按钮，完成新建项目工作。

2.原理图设计与编译：原理图的设计与编译在Compile Mode（编译模式）下进行。

2.1．新建原理图文件打开File菜单，选择New，打开“新建”窗口。

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。

计算机组成运算器实验报告

计算机组成运算器实验报告计算机组成运算器实验报告引言：计算机是当今社会不可或缺的工具，而计算机的核心部件之一就是运算器。

运算器是计算机中负责执行算术和逻辑运算的部件，它的设计和实现对计算机的整体性能起着至关重要的作用。

本实验旨在通过设计和搭建一个简单的运算器，深入理解和掌握计算机组成原理。

一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建一个基于逻辑门的8位运算器，了解和掌握运算器的基本原理和设计方法。

具体目标如下：1. 学习和理解运算器的基本功能和工作原理；2. 掌握逻辑门的基本知识和使用方法；3. 设计和实现一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器；4. 验证运算器的正确性和可靠性。

二、实验原理1. 运算器的功能运算器是计算机中执行算术和逻辑运算的核心部件，其主要功能包括加法、减法、乘法和除法等。

通过逻辑门的组合和控制信号的输入，可以实现各种不同的运算操作。

2. 逻辑门的基本原理逻辑门是运算器中最基本的构建单元，它根据输入信号的不同，产生相应的输出信号。

常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。

通过逻辑门的组合和级联，可以构建出更复杂的逻辑电路，实现各种逻辑运算。

3. 运算器的设计方法运算器的设计方法主要包括两种：组合逻辑设计和时序逻辑设计。

组合逻辑设计是指根据输入信号的组合，直接输出相应的结果。

时序逻辑设计是指根据输入信号的变化过程，按照一定的时序规则输出结果。

三、实验过程1. 运算器的整体设计根据实验要求，我们需要设计一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器。

首先，我们需要确定运算器的输入和输出信号的格式和位数。

然后，根据运算操作的特点，选择合适的逻辑门进行组合和级联，实现各种运算操作。

2. 逻辑门的选择和连接在设计运算器时，我们需要根据实际需求选择适当的逻辑门。

例如，对于加法操作，我们可以选择全加器进行设计；对于减法操作，可以选择加法器和取反器进行设计；对于乘法和除法操作，可以选择移位寄存器和与门进行设计。

《计算机组成原理》运算器实验报告

一. 实验目的及要求(1) 了解运算器的组成结构。

(2) 掌握运算器的工作原理。

二. 实验模块及实验原理本实验的原理如图1-1-1所示。

运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A 和暂存器B ，三个部件同时接受来自 A 和B 的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号 S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为 ALU的输出。

如果是影响进位的运算，还将置进位标志 FC，在运算结果输出前，置 ALU零标志。

ALU中所有模块集成在一片CPLD 中。

逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。

移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-1-2所示。

图中显示的是一个 4X4 的矩阵（系统中是一个 8X8 的矩阵）。

每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连, 而没有同任何输入相连的则输出连接0 。

(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。

例如，在4 位矩阵中使用‘右1 ’和‘左 3 ’对角线来实现右循环 1 位。

(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是 0 填充，具体由相应的指令控制。

使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。

运算器部件由一片CPLD 实现。

ALU的输入和输出通过三态门74LS245 连到CPU 内总线上，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。

请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘’，表示这两根排针之间是连通的。

图中除 T4和CLR ，其余信号均来自于 ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的 T1、T2、T3、T4，CLR 都连接至 CON单元的CLR 按钮。

计算机组成原理运算器实验

计算机硬件实验室实验报告姓名徐骁学号33 班级0920542 成绩设备名称及软件环境计算机、Proteus仿真软件、模型机仿真软件实验名称运算器组成实验日期一．实验内容使用181四位算术逻辑芯片实现八位算术逻辑运算实验。

二．理论分析或算法分析运算器数据通路是由两片74LS181芯片以并和串形式构成的八位字长的运算器。

（如图）左边高四位运算芯片，右边是低四位运算芯片。

低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，这使得低四位运算产生的进位送进高四位运算中。

低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。

两个芯片的控制端S0～S3和M各自相连。

为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。

若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平。

否则输出高阻态。

运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273 实现）来锁存数据。

要将内总线上的数据锁存到DR1或DR2 中，则锁存器74LS273的控制端LDDR1或LDDR2须为高电平。

当T4脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中了。

数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。

其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。

总线数据显示灯（在BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。

控制信号中除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”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的T4接至“STATE UNIT”单元中的微动开关KK2的输出端。

实验所需组件连接完成，按动微动开关，便能获得实验所需的单脉冲。

计算机组成运算器实验报告

计算机组成运算器实验报告《计算机组成运算器实验报告》摘要：本实验旨在通过实验操作，深入理解计算机组成原理中的运算器部分。

通过对运算器的组成结构和工作原理进行研究和实验，加深对计算机内部运算过程的理解。

一、实验目的1. 了解运算器的基本组成结构和工作原理；2. 掌握运算器的逻辑运算和算术运算的实现方法；3. 通过实验操作，加深对计算机组成原理中运算器部分的理解。

二、实验设备1. 计算机组成原理实验箱；2. 逻辑门、加法器、寄存器等实验器件；3. 万用表、示波器等实验仪器。

三、实验内容1. 运算器的基本组成结构及功能分析；2. 运算器的逻辑运算和算术运算实验操作；3. 运算器的工作原理分析及实验验证。

四、实验结果与分析通过实验操作，成功实现了运算器的逻辑运算和算术运算，并对其工作原理进行了深入分析。

实验结果表明，运算器的逻辑运算和算术运算均能够按照设计要求进行，符合计算机组成原理中的相关理论知识。

五、实验结论通过本实验，加深了对计算机组成原理中运算器部分的理解，掌握了运算器的基本组成结构和工作原理，并成功实现了相关实验操作。

这对于进一步深入学习计算机组成原理和计算机系统结构具有重要意义。

六、实验感想本实验让我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。

通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。

通过本次实验，我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。

通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。

运算器移位运算实验实验报告

(1).先把x值和y值送入锁存器, 将输入端置为无效位, 输出端置为有效位, 控制芯片进行加法运算, 将加法结果输出到数据总线, 再打开存储x值得锁存器把数据总线的值送入锁存器。
（2）进行四次循环右移或者四次循环左移。
五、实验小结
敢于动手,大胆尝试。
任课教师评语:
教师签字:年月日
教师签字：年月日
上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行, 其中T4的正脉冲是通过按动一次CONTROL UNIT的触动开关START来产生的。
（2）参照表1,改变S0 S1 M 299_G的状态,按动触动开关START,观察移位结果。
表1 74LS299功能表
299_G
S1
S0
M
功能
0
0
0
任意
保持
0
1
0
0
循环右移
0
101带进位循环移001
0
循环左移
0
0
1
1
带进位循环左移
任意
1
1
任意
装数
3.实验结果
循环右移或左移的时候, 每来一次脉冲, 发光二极管亮的次序也跟着依次改变, 进位标志位一直保持亮的状态, 带进位的循环则是产生进位的时候, 进位标志位的二极管熄灭。
四、回答问题
1.X=00101011, Y=10001111, 完成如下运算: （1）X加Y→X, （2）交换X高4位与低4位, 若借助实验1与实验2电路如何实现（简述操作过程）？
信息学院
实验报告
学号：
姓名:
班级：
课程名称:计算机组成原理
实验名称:实验二运算器移位运算实验
实验性质:①综合性实验②设计性实验③验证性实验:√