计算机组成原理实验之运算器组成实验

一、实验目的：

 

1、熟悉逻辑测试笔的使用方法；

2、熟悉LK-TEC-9模型计算机的节拍脉冲T1、T3、T3；

3、熟悉双端口通用寄存器组的读写操作；

4、熟悉运算器的数据传送通路；

5、验证74LS181的加、减、与、或功能；

6、按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算

 

二、实验环境：

 

一台LK-TEC-9实验系统

 

三、实验内容：

(写出主要的内容)

1．实验准备

将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置。打开电源。
2．用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3
⑴将逻辑测试笔的一端插入TEC-8实验台上的“逻辑测试笔”上面的插孔中，另一端插入“T1”上方的插孔中。
⑵按复位按钮CLR，使时序信号发生器复位。
⑶按一次逻辑测试笔框内的Reset按钮，使逻辑测试笔上的脉冲计数器复位，2个黄灯D1、D0均灭。
⑷按一次启动按钮QD，这时指示灯D1、D0的状态应为01B，指示产生了一个T1脉冲；如果再按一次QD按钮，则指示灯D1、D0的状态应当为10B，表示又产生了一个T1脉冲；继续按QD按钮，可以看到在单周期运行方式下，每按一次QD按钮，就产生一个T1脉冲。
⑸用同样的方法测试T2、T3。 3．进行加、减、与、或实验
⑴设置加、减、与、或实验模式
按复位按钮CLR，使TEC-8实验系统复位。指示灯µA5~µA0显示00H。将操作模式开关设置为SWC=1、SWB=0、SWA=1，准备进入加、减、与、或实验。
按一次QD按钮，产生一组节拍脉冲信号T1、T2、T3，进入加、减、与、或实验。 ⑵设置数A
指示灯µA5~µA0显示0BH。在数据开关SD7~SD0上设置数A。在数据总线DBUS指示灯D7~D0上可以看到数据设置的正确不正确，发现错误需及时改正。设置数据正确后，按一次QD按钮，将SD7~SD0上的数据写入R0，进入下一步。
⑶ 设置数B
指示灯µA5~µA0显示15H。这时R0已经写入，在指示灯B7~B0上可以观察到R0的值。在数据开关SD7~SD0上设置数B。设置数据正确后，按一次QD按钮，将SD7~SD0上的数据写入R1，进入下一步。
⑷进行加法运算
指示灯µA5~µA0显示16H。指示灯A7~A0显示被加数A(R0)，指示灯B7~B0显示加数B(R1)，D7~D0指示灯显示运算结果A+B。按一次QD按钮，进入下一步。
⑸进行减法运算
指示灯µA5~µA0显示17H。这时指示灯C(红色)显示加法运算得到的进位C，指示灯Z(绿色)显示加法运算得到的结果为0信号。指示灯A7~A0显示被减数A(R0)，指示灯B7~B0显示减数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A-B。按一次QD按钮，进入下一步。

 ⑹进行与运算
指示灯µA5~µA0显示18H。这时指示灯C(红色)显示减法运算得到的进位C，指示灯Z(绿色)显示减法运算得到的结果为0信号。 指示灯A7~A0显示数A(R0)，指示灯B7~B0显示数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A and B。按一次QD按钮，进入下一步。

⑺进行或运算
指示灯µA5~µA0显示19H。这时指示灯Z(绿色)显示与运算得到的结果为0信号。指示灯C保持不变。指示灯A7~A0显示数A(R0)，指示灯B7~B0显示数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A or B。按一次QD按钮，进入下一步。

 ⑻结束运算

指示灯µA5~µA0显示00H。这时指示灯Z(绿色)显示或运算得到的结果为0信号。指示灯C保持不变。
按照上述步骤，对要求的7组数据进行运算。

七、实验要求
1．做好实验预习，掌握运算器的数据传输通路及其功能特性。

2．写出实验报告，内容是：
四、实验记录：

 1．用双踪示波器和逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3。 

 2．对下述7组数据进行加、减、与、或运算。   

⑴A=0F0H，B=10H

⑵A=10H， B=0F0H

⑶A=03H， B=05H

⑷A=0AH，B=0AH

⑸A=0FFH，B=0AAH

⑹A=55H，B=0AAH

⑺A=0C5H，B=61H

            

实验数据		实验结果
数A   数B		加					减					与		或
		数据结果	c	z	数据结果	c	z	数据结果	z	数据结果	z
0F0H	10H	00H	0	0	F0H	1	1	10H	0	F0H	0
10H	0F0H	00H	1	0	20H	1	1	10H	0	F0H	0
03H	05H	08H	0	0	FEH	0	0	01H	0	07H	0
0AH	0AH	14H	0	0	00H	0	0	0AH	1	0AH	0
FFH	AAH	A9H	1	0	55H	1	0	AAH	0	FFH	0
55H	0AAH	FFH	1	0	ABH	0	0	00H	0	FFH	1
0C5H	61H	26H	0	0	64H	1	0	41H	0	E5H	0

 

⑶结合实验现象，每一实验步骤中，对下述信号在所起的作用进行解释：M、S0、S1、S2、S3、CIN、ABUS、LDC、LDZ、SEL3、SEL2、SEL1、SEL0、DRW、SBUS。并说明在该步骤中，哪些信号是必需的，哪些信号不是必需的，哪些信号必需采用实验中使用的值，哪些信号可以不采用实验中使用的值。
八、可探索和研究的问题
1．ALU具有记忆功能吗？如果有，如何设计？ 2．为什么在ALU的A端口和B端口的数据确定后，在数据总线DBUS上能够直接观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到？

(2) 运算器组成实验：为独立控制方式:

第1步：将“控制转换”开关拨到中间位置既“独立”灯亮，双端口存储器实验；【操作模式：1110】，拨动编程开关到正常位置。

名称	电平控制数据开关	k6	k5	k4	k3	k2	k1	k0
功能	信号名称	RD1	RD0	DRW	SBUS	RS1	RS0	MBUS
置R0	操作模式			1	1
置R1	写reg操作模式:1100		1	1	1
置R2		1		1	1
置R3		1	1	1

 

 

名称	K15	K14	K13	K12	K11	K10	K9	K8
序号	M	S0	S1	S2	S3	CIN	ABUS	LDC
	运算器组成操作系统:1101
	送两个数到REG,K5K6,K1K2,分别选择加与被加
		1			1	1	1	1

 

 

名称	K7	K6	K5	K4	K3	K2	K1	K0
序号	LDZ	RD1	RD0	DRW	SBUS	RS1	RS0	MBUS
				1	1
			1	1	1
	1

 

第3步：实验的具体步骤和信号：
实验结果:和微操作系统得出的结果一致.

 

实验数据		实验结果
数A   数B		加					减					与		或
		数据结果	c	z	数据结果	c	z	数据结果	z	数据结果	z
0F0H	10H	00H	0	0	F0H	1	1	10H	0	F0H	0
10H	0F0H	00H	1	0	20H	1	1	10H	0	F0H	0
03H	05H	08H	0	0	FEH	0	0	01H	0	07H	0
0AH	0AH	14H	0	0	00H	0	0	0AH	1	0AH	0
FFH	AAH	A9H	1	0	55H	1	0	AAH	0	FFH	0
55H	0AAH	FFH	1	0	ABH	0	0	00H	0	FFH	1
0C5H	61H	26H	0	0	64H	1	0	41H	0	E5H	0