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计算机科学与技术系实验报告专业名称计算机科学与技术课程名称计算机组成原理项目名称运算器实验班级 15学号姓名 L同组人员无实验日期 2015/10/29一、实验目的与要求目的：①了解运算器的组成结构。
④实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤二、实验逻辑原理图与分析2.1 画实验逻辑原理图图3-1 运算器原理图2.2 逻辑原理图分析如上图3-1，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。
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3-2所示。
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：⑴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。
⑶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。
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：实现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，CLR 都连接至CON 单元的CLR 按钮。
T4由时序单元的TS4提供，其余控制信号均由CON 单元的二进制数据开关模拟给出。
控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B 为低有效，其余为高有效。
暂存器A 和暂存器B 的数据能在LED 灯上实时显示，原理如图3-3所示（以A0为例，其它相同）。
图3-3 A0 显示原理图ALU 和外围电路的连接如图3-4所示，图中的小方框代表排针座。
运算器的逻辑功能表如下表所示，其中S3 S2 S1 S0 CN 为控制信号，FC 为进位标志，FZ 为运算器零标志，表中功能栏内的FC 、FZ 表示当前运算会影响到该标志。
将时序与操作台单元的开关KK2置为‘单拍’档，开关KK1、KK3置为‘运行’档。
打开电源开关，如果听到有滴报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接线，直到错误排除。
拨动CON单元的SD27……SD20数据开关形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。
置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数01100101置入暂存器A中，暂存器A的值通过ALU单元的A7……A0八位LED灯显示。
拨动CON单元的SD27……SD20数据开关，形成二进制数10100111（或其它数值）。
置LDA=0，LDB=1，连续拨动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数10100111置入暂存器B中，暂存器B的值通过ALU单元的B7……B0八位LED灯显示。
拨动CON单元的SD27……SD20数据开关形成二进制数01100101（或其它数值），数据显示亮为‘1’，灭为‘0’。
此时S3 S2 S1 S0为0000，F=A（直通），ALU_B=0，使三态门有效置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数01100101置入暂存器A中，暂存器A的值通过ALU单元的A7……A0八位LED 灯显示。
拨动CON单元的SD27……SD20数据开关，形成二进制数10100111（或其它数值）。
置LDA=0，LDB=1，连续拨动时序单元的ST按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数10100111置入暂存器B中，暂存器B的值通过ALU单元的B7……B0八位LED灯显示。
由于S0－S3有16种状态组合,因此对正逻辑输入与输出而言，有16种算术运算功能和16种逻辑算术功能。
(2)、经比较，实验结果与理论值只有一处是不一样的，算术运算F=A+B+FC的进位标志FC应为0，而实验结果为1,最后证明实验结果是错的。
思考题：1、CON单元的SD27.....SD20数据开关置一个二进制(任意)、LDA=1、LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，实现什么数据通路？答：将SD27.....SD20数据开关置的二进制数置入暂存器A。
2、CON单元的SD27.....SD20数据开关置一个二进制(任意)、LDA=1、LDB=0，连续按动时序单元的ST按钮，实现什么数据通路？答：将SD27.....SD20数据开关置的二进制数置入暂存器B。
答：允许结果输出，禁止向暂存器Ａ、Ｂ写入数据，且当S3、S2、S1、S0=1111时，为实现任何功能，保留。
答：允许结果输出，禁止向暂存器Ａ、Ｂ写入数据，且实现了算术运算F=A+B+FC 功能。
５、置ALU_B=0、LDA=0、LDB=0、只（S3、S2、S1、S0、M）=10101运算结果是多少？答：F=OD，FC=0，FZ=0.6、多74181的功能有哪些认识？答：74181是4位的算逻单元，其中红色的标示为输入信号；绿色的标示为输出信号；其中A/B为两个输入的操作数据；F为输出的结果；S为ALU功能选择线：包括各种算术元算和逻辑运算等；Cn为低位向他的进位，Cn+4为他向高位的进位；G为进位产生函数；P为进位传递函数；A=B指示A与B相等的输出信号。
小结：通过本次实验了解了运算器的组成结构以及本次实验中用到的一些芯片，掌握了运算器的工作原理。
运算器实验报告实验背景运算器是计算机中一种重要的基本逻辑电路，用于进行算术和逻辑运算。
本次实验旨在设计一个基于逻辑门的4位二进制加法器，以实现两个4位二进制数的加法运算。
实验设备与材料1. 逻辑门：AND门、OR门、XOR门、NOT门2. 电路连接线个LED灯实验原理在二进制数的加法中，我们需要对每一位进行逐个相加，并考虑进位的情况。
对于两个4位二进制数的加法，我们可以将其划分为4个单独的位加法运算，再结合进位的情况进行计算。
实验步骤1. 连接电路：根据逻辑门的真值表和逻辑方程，使用电路连接线将逻辑门按照设计要求连接在一起。
3. 设计输出：使用8个LED灯分别表示两个4位二进制数的每一位输出和进位。
4. 进行实验：按照设计的输入情况，观察LED灯的亮灭情况，验证加法器的正确性。
实验结果与分析实验中，我们设计的4位二进制加法器成功实现了两个4位二进制数的加法运算。
在实验过程中，我们发现在某些情况下，LED灯的亮灭可能存在短暂的闪烁现象，这是因为逻辑门的切换速度限制导致的，不会影响加法器的正常运算结果。
实验总结通过本次实验，我们深入理解了运算器的工作原理，并成功设计并实现了一个基于逻辑门的4位二进制加法器。
在实验中，我们熟悉了逻辑门的连接方法，并通过观察LED灯的亮灭情况验证了加法器的正确性。
此外，在实验中我们也发现了逻辑门的切换速度限制会导致LED 灯的闪烁现象。
在实际应用中，我们需要根据逻辑门的性能要求选择适当的门延迟时间，以保证运算器的稳定工作。
总体而言，本次实验对于我们理解运算器的工作原理，掌握逻辑门的应用具有重要意义。
我们相信通过进一步的学习和实践，我们能够设计出更加复杂和高效的运算器，为计算机的发展做出更大的贡献。
实验报告_运算器实验一、实验目的本次运算器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，掌握其基本运算逻辑和数据处理过程，培养对计算机硬件系统的理解和实践能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备包括计算机一台、相关的实验软件以及连接线路等。
三、实验原理运算器是计算机的核心部件之一，它负责执行各种算术和逻辑运算。
算术逻辑单元（ALU）是运算器的核心，能够进行加法、减法、乘法、除法等算术运算，以及与、或、非等逻辑运算。
在运算过程中，数据从寄存器通过数据总线传输到ALU 进行运算，运算结果再通过数据总线存储回寄存器或传输到其他部件。
四、实验内容与步骤（一）实验内容1、进行简单的算术运算，如加法、减法、乘法和除法。
五、实验结果与分析（一）实验结果1、加法运算：当输入操作数分别为 5 和 3 时，运算结果为 8，准确无误。
（二）结果分析通过对实验结果的观察和分析，可以得出以下结论：1、运算器能够准确地执行各种算术和逻辑运算，结果符合预期。
实验一运算器实验一、实验目的：1．掌握运算器的组成及工作原理；2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；3．验证带进位控制的74LS181的功能。
二、预习要求：１复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理；２预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。
图1-1（a）ALU电路图1-1（b）ALU控制电路算术逻辑单元ALU是由四片74LS181构成。
高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。
四片74LS273构成两个16位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。
图1-2 74LS181管脚分配表1-2 74LS181输出端功能符号74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。
运算器实验实验报告一、实验目的运算器是计算机中进行算术和逻辑运算的部件，本次实验的目的在于深入理解运算器的工作原理，掌握其基本结构和功能，并通过实际操作和测试，提高对计算机硬件系统的认识和实践能力。
二、实验设备本次实验所使用的设备包括：计算机、数字逻辑实验箱、导线若干等。
三、实验原理运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、寄存器、数据通路和控制逻辑等组成。
ALU 是运算器的核心部件，能够执行加法、减法、乘法、除法等算术运算以及与、或、非等逻辑运算。
寄存器用于存储参与运算的数据和运算结果，数据通路负责在各部件之间传输数据，控制逻辑则根据指令控制运算器的操作。
在本次实验中，我们采用数字逻辑电路来构建运算器的基本功能单元，并通过连线和设置控制信号来实现不同的运算操作。
四、实验内容1、算术运算实验（1）加法运算首先，将两个 8 位二进制数分别输入到两个寄存器中，然后通过控制信号使 ALU 执行加法运算，将结果存储在另一个寄存器中，并通过数码管显示出来。
（2）减法运算与加法运算类似，将两个 8 位二进制数输入到寄存器中，使 ALU 执行减法运算，观察结果的正确性。
2、逻辑运算实验（1）与运算输入两个 8 位二进制数，控制 ALU 进行与运算，查看结果。
3、移位运算实验（1）逻辑左移将一个 8 位二进制数进行逻辑左移操作，观察移位后的结果。
五、实验步骤1、连接实验设备按照实验箱的说明书，将计算机与数字逻辑实验箱正确连接，并接通电源。
2、构建电路根据实验要求，使用导线将数字逻辑芯片连接起来，构建运算器的电路结构。
3、输入数据通过实验箱上的开关或按键，将待运算的数据输入到相应的寄存器中。
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。
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。
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. 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。
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。
运算器实验报告运算器实验报告引言：运算器是一种能够进行数学运算的装置，它是计算机的核心组成部分之一。
在本次实验中，我们将通过搭建一个简单的运算器来深入了解其工作原理和运算过程。
通过实践，我们可以更好地理解计算机的运算逻辑，并掌握一些基本的计算机原理。
一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建运算器，了解其内部结构和运算过程，培养我们的动手能力和解决问题的能力。
同时，通过实验，我们还可以加深对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下基础。
二、实验材料和方法1. 实验材料：- 逻辑门芯片（与门、或门、非门等）- 连线- 电源- 开关- LED灯2. 实验方法：- 按照实验指导书的要求，依次连接逻辑门芯片、连线、开关和LED灯。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们按照指导书的要求，搭建了一个简单的运算器。
我们通过搭建运算器，实际操作了逻辑门芯片、连线、开关和LED灯等实验材料，培养了我们的动手能力和解决问题的能力。
同时，我们还加深了对计算机运算逻辑的理解，为今后的学习和研究打下了基础。
在今后的学习中，我们可以进一步深入研究运算器的原理和应用，探索更复杂的运算过程和算法。
通过不断学习和实践，我们可以提高自己的计算机技术水平，为科学研究和工程应用做出更大的贡献。
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.实验方案：（一）实验方法与步骤1实验连线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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
（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。
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。
算术逻辑单元运算器ALU181根据74LS181的功能，用VHDL硬件描述语言编辑而成，构成8位字长的ALU。
参加运算的两个8位数据分别为A[7..0]和B[7..0]，运算模式由S[3..0]的16种组合决定，S[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER产生，计数时钟是Sclk（图2-1）；此外，设M=0，选择算术运算，M=1为逻辑运算，C N为低位的进位位；
两个8位数据由总线]分别通过两个电平锁存器74373锁入，ALU功能如表所示。
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