运算器组成实验（计算机组成原理）
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
2.1.2实验内容
(1) 运算器组成实验：为程序控制方式
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 21 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。
|
3.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=F0H，B=10H ⑵A=FFH，B=AAH ⑶A=10H，B=F0H ⑷A=55H，B=AAH ⑸A=03H，B=05H ⑹A=C5H，B=61H ⑺A=0AH，B=0AH
(2) 运算器组成实验：独立控制方式
上图 2.3 标识出了本实验所用的运算器数据通路图。参与运算的数据首先通过试验 台操作板上的8 个二进制数据开关 SD7-SD0 来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆 RF 中。 双端口寄存器堆 RF 由1 个 ALTERA EPM 7064 实现，功能相当于 4 个八位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到双端口通用寄存器堆 RF 中保存。 双端口寄存器堆模块 RF 的控制信号中 RD1、RD0 用于选择送 ALU 的 A 端口(左端口)的通 用寄存器。RS1、RS0 用于选择送 ALU 的 B 端口(右端口)的通用寄存器。
(2) 实验任务 1.按图所示，将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。由于运算器模块内部的连线已经由印制电路板连接好，故接线任务仅仅是完成数据开关、控制信号模拟开关、与运算 模块的外部连线。特别注意：为了建立清楚的整机概念，培养严谨的科研能力，手工连线时绝对有必要的。
2.用开关 K15-K0 向通用寄存器堆 RF 内的 R3-R0 寄存器置数据。然后读出 R3-R0 的数据，在 数据总线 DBUS 上显示出来。 3.验证 ALU 的正逻辑算术、逻辑运算功能。 注意：进位信号 C 是运算器 ALU 最高进 Cn+4的反，既有进位为 1，无进位为 0。
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选择方式 |
|
M=1逻辑运算 |
M=0算术运算 |
|
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
逻辑运算 |
CN=1【有进位】 |
0 |
0 |
0 |
0 |
F=/A |
F=A |
0 |
0 |
0 |
1 |
F=/(A+B) |
F=(A+B) |
0 |
0 |
1 |
0 |
F=(/A)B |
F=A+/B |
0 |
0 |
1 |
1 |
F=0 |
F=-1(补码形式) |
0 |
1 |
0 |
0 |
F=/(AB) |
F=A加A(/B) |
0 |
1 |
0 |
1 |
F=/B |
F=(A+B)加A/B |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
F=A减B减1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
F=A/B |
F=(AB/)减1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
F=/A+B |
F=A加AB |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
F=A加B |
1 |
0 |
1 |
0 |
F=B |
F=(A+/B)加AB |
1 |
0 |
1 |
1 |
F=AB |
F=AB减1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
F=1 |
F=A加A |
1 |
1 |
0 |
1 |
F=A+/B |
F=(A+B)加A |
1 |
1 |
1 |
0 |
F=A+B |
F=(A+/B)加A |
1 |
1 |
1 |
1 |
F=A |
F=A减1 |
2.1.3 实验记录
实验数据 |
实验结果 |
||||||||||||
数A |
数B |
加 |
减 |
乘 |
除 |
||||||||
数据结果 |
C |
Z |
数据结果 |
C |
Z |
数据结果 |
Z |
数据结果 |
C
|
||||
F0H |
10H |
00000000B |
1 |
1 |
11100000B |
1 |
1 |
00010000B |
1 |
11110000B |
1 |
||
FFH |
AAH |
00000000B |
1 |
1 |
00100000B |
1 |
1 |
00010000B |
1 |
11110000B |
1 |
||
10H |
F0H |
00010100B |
1 |
1 |
11111110B |
1 |
1 |
000000001B |
1 |
00000111B |
1 |
||
55H |
AAH |
00010100 |
1 |
1 |
00000000B |
1 |
1 |
00001010B |
1 |
00001010B |
1 |
||
03H |
05H |
10101001B |
1 |
1 |
01010101B |
1 |
1 |
10101010B |
1 |
11111111B |
1 |
||
C5H |
61H |
11111111B |
1 |
1 |
10101011B |
1 |
1 |
00000000B |
1 |
11111111B |
1 |
||
0AH |
0AH |
00100010B |
1 |
1 |
01100100B |
1 |
1 |
01000000B |
1 |
111000101B |
1 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
on代表灯亮off代表灯灭.