运算器实验2011计算机组成张丽杰.ppt

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1、实验三运算器部件实验运算器是计算机用来完成算术运算和逻辑运算、并暂存运算中间结果的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。本实验通过对74181和74299的使用，加深了解运算器的功能和特点。实验要求移位运算时，要求Rx内容与移位寄存器299内容相同实验内容用手动操作设计并实现8位二进制数不同的算逻运算和各种移位，结果存放到Rx中。实验目的通过对74181和74299的使用，了解并掌握ALU及移位寄存器的功能。ALU-B299-BR0-BR1-BR2-BSP-BPC-B三态门245三态门245数据

2、开关…………数据总线缓冲输入B1S3S2S1S0MDR1(273)D7……D0Q7…Q4Q3…Q0DR2(273)D7……D0Q7…Q4Q3…Q0ALU(181)CnA3…A0Cn+4F3…Q0B3…B0Cn+4ALU(181)A3…A0CnF3…Q0B3…B0数据总线T4273Q0D0Q1D1Q2D2Q3D3Q4D4Q5D5T2LDDR2CnMAR299-BT4D2Q2D1Q1299-BCYZQS0S1273D0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6D7Q7D8Q8D9Q9T2LDDR1138Y2S3S2S1S0MSW-BCBAT4运算器工作原理图功能选择M=1逻辑运算M=

3、0算术运算S0S1S2S3CN=1（无进位）CN=0（有进位）0000F=/AF=AF=A加11000F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10100F=/ABF=A+/BF=(A+/B)加11100F=0F=减1（2的补）F=00010F=/(AB)F=A加A/BF=A加A/B加11010F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10110F=A⊕BF=A减B减１F=A减B1110F=A/BF=A/B减1F=A/B0001F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11001F=A⊙BF=A加BF=A加B加10101F=BF=(A+/B)加ABF=(A+/B)加AB加11101

4、F=ABF=AB减1F=AB0011F=1F=A加AF=A加A加11011F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加10111F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A74LS181功能表加或减11111111移位寄存器原理图……K/QK……A/QA74LS299S0QHSRSLQAS1CPC2C1T4T4CPDQCY299总线接口数据总线299-BS0S1M移位寄存器操作控制表总线数据来源229-BS0S1M功能000任意保持X010循环右移0011带进位循环右移X100循环左移0101带进位循环左移111任意输入数据CBA操作选择000

5、RAM→BUS或SW→BUS001PC→BUS010ALU→BUS011299→BUS100R0→BUS101R1→BUS110R2→BUS111未用实验连线示意图Dais-CMH+实验设备位置图暂存器DR2暂存器DR1移位寄存器299通用寄存器R0通用寄存器R1通用寄存器R274181ALU输出R1=00AASW-BDR1=AADR2=5656LDDR2T4LDDR1T4ALU-B299-BDR1DR2MS0S1CnS2S3LDR1T4R0-BR1-BR2-BSP-BPC-B设计举例0AAH+56H→R1AR设计举例:求两数之和X=0AAH,Y=56H控制开关名称及含义实验举例0AAH+

6、56H→R1CBAARLDR2LDR1A9A8CELOADCnMS0S1S2S3P（2）LDARLDPCLDIRLDDR2LDDR1LDR0WEP（1）SW-BM25M24M23M22M21M20M19M18M17M16M15M14M13M12M11M10M9M8M7M6M5M4M3M2M1M0数据开关DR1DR2R1ZCY总线数据来源见表2-4-3CY，Z输出允许寄存器R2写允许寄存器R1写允许00系统用01，10用户自定义11锁存输出存储器片选LDPC=1时为“0”PC+1为“1”写PC运算器进位选择运算器逻辑选择运算器功能选择未用地址寄存器AR写允许PC写允许指令寄存器IR写允许暂存

7、器DR2写允许暂存器DR1写允许寄存器R0写允许CPU写未用数据开关送总线AAXXXXXX001156AAXXXX0011XXAA56XX00111111XXAA560011运算器是组合逻辑电路，运算的同时将结果存入目的寄存器。移位寄存器是时序电路，移位脉冲是T4，目的寄存器写入脉冲也是T4。移位和写目的寄存器分为两拍。实验关键点