运算器组成实验

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1、第二节运算器组成实验一、实验目的（1）掌握算术逻辑运算加、减、乘、与的工作原理。（2）熟悉简单运算器的数据传送通路。（3）验证实验台运算器的8位加、减、与、直通功能。（4）验证实验台的4位乘4位功能。（5）按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。二、实验电路图6示出了本实验所用的运算器数据通路图。ALU由1片ispLSI1024构成。四片４位的二选一输入寄存器74HC298构成两个操作数寄存器DR1和DR2，保存参与运算的数据。DR1接ALU的B数据输入端口，DR2接ALU的A数据输入端口，ALU的输出在

2、ispLSI1024内通过三态门发送到数据总线DBUS7—DBUS0上，进位信号C保存在ispLSI1024内的一个Ｄ寄存器中。当实验台下部的IR/DBUS开关拨到DBUS位置时，8个红色发光二极管指示灯接在数据总线DBUS上，可显示运算结果或输入数据。另有一个指示灯C显示运算器进位信号状态。由ispLSI1024构成的8位运算器的运算类型由选择端S2、S1、S0选择，功能如表3所示：表3运算器运算类型选择表选择操作S2S1S0000A&B001A&A（直通）010A+B011A-B100A(低4位)XB(

3、低4位)进位C只在加法运算和减法运算时产生，与、乘、直通操作不影响进位C的状态，即进位C保持不变。减法运算采用加减数的反码再加以1实现。在加法运算中，C代表进位；在减法运算中，C代表借位。运算产生的进位在T4的上升沿送入ispLSI1024内的C寄存器保存。在SW_BUS#信号为0时,参与运算的数据通过一个三态门74HC244（SW_BUS）送到DBUS总线上，进而送至DR1或DR2操作数寄存器。输入数据可由实验台上的8个二进制数据开关SW0—SW7来设置，其中SW0是最低位，SW7是最高位。开关向上时为1

4、，开关向下时为0。图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号，控制信号均为电位信号。T3、T4是脉冲信号，印制板上已连接到实验台的时序电路产生的T3、T4信号上。S2、S1、S0、ALU_BUS、LD_DR2、LDDR1、M1、M2、SW_BUS#各电位控制信号用电平开关K0—K15来模拟。K0—K15是一组用于模拟各控制电平信号的开关，开关向上时为1，开关向下时为0，每个开关无固定用途，可根据实验具体情况选用。S2、S1、S0、ALU_BUS、LDDR2、LDDR1为高电平有效，SW_BUS#为低电平有效。

5、M1=1时，DR1选择D1—A1作为数据输入端；M1=0时，DR1选择D0—A0作为数据输入端。当LDDR1=1时，在T3的下降沿，选中的数据被打入DR1寄存器。M2=1时，DR2选择D1—A1作为数据输入端；M2=0时，DR2选择D0—A0作为数据输入端。当LD_DR2=1时，在T3的下降沿，选中的数据被打入DR2寄存器。数据总线DBUS有5个数据来源：运算器ALU，寄存器堆RF，控制台开关SW0—SW7，双端口存储器IDT7132和中断地址寄存器IAR。在任何时刻，都不允许2个或者2个以上的数据源同时向

6、数据总线DBUS输送数据,只允许1个(或者没有)数据源向数据总线DBUS输送数据。在本实验中，为了保证数据的正确设置和观察，请令RS_BUS#=1,LRW=0,IAR_BUS#=1。为了在实验中，每次只产生一组T1、T2、T3、T4脉冲，需将实验台上的DP、DB、DZ开关进行正确设置。将DP开关置1，将DB、DZ开关置0，每按一次QD按钮，则顺序产生T1、T2、T3、T4各一个单脉冲。本实验中采用单脉冲输出。三、实验设备（1）TEC－４计算机组成原理实验系统1台（2）双踪示波器一台（3）直流万用表一只（4）

7、逻辑测试笔一支四、实验任务（1）按图6所示，正确连接运算器模块与实验台上的电平开关K0—K15。由于运算器的C和C指示灯、８位数据开关SW0—SW7、T3、T4的连线已由印制电路板连好，故接线任务仅仅是完成有关控制信号与电平开关K0—K15的连线。正确设置开关DZ、DB、DP。用数据开关SW0—SW7向DR1和DR2寄存器置数。1．置ALU_BUS=0，关闭ALU向数据总线DBUS的输出；置SW_BUS#=0，开启数据开关SW0—SW7向数据总线DBUS的输出。注意，对于数据总线DBUS（或者其他任何总线）

8、,在任一时刻，只能有一个数据源向它输出。置IR/DBUS开关于DBUS位置，在数据开关SW0—SW7上设置各种数据，观察数据指示灯状态是否与数据开关状态一致。2．置M1=1，选择DBUS作为DR1的数据源；置LDDR1=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR1。置M2=1，选择DBUS作为DR2的数据源；置LDDR2=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR2。向DR1存入０１０１０１０１，向DR2存入１０