计算机组成原理 运算器的组成实验

一、实验目的

1、认识模拟器

2、熟悉模拟器构建

3、运算器的组成的实验

二、实验内容

1、仿真面板

2、数据通路总体图

3、解释ALU、DR1H、DR1L、DR2H、DR2L、SW_BUS

4、运算器的组成的实验。

(1)连接模拟板线路组成运算器，展示仿真面板图，数据通路图。

 (2)令A=10101100，B=11100010。实验相应加法(+)、减法(-)、乘法(*)、与(&)运算，展示其仿真面板图，及相应的数据通路图，并且验证其运算结果。

三、实验工具

模拟程序

四、详细实验过程分析

1、仿真面板

 

2、数据通路总体图

3、解释ALU、DR1H、DR1L、DR2H、DR2L、SW_BUS

ALU：运算器 ALU 由一片 ispLSI1024（U47）组成，在选择端 S2、S1、S0 控制下，对数据 A 和 B 进行 加、减、与、直通、乘五种运算。

DR1H、DR1L：运算操作数寄存器，和ALU的B数据口相连。

DR2H、DR2L：运算操作数寄存器，和ALU的A数据口相连。

SW_BUS: 开关寄存器 SW_BUS(U38)是 1 片 74HC244，用于将控制台开关 SW7—SW0 的数据送往数据总线DBUS。当 SW_BUS# = 1 时，禁止开关 SW7—SW0 的数据送往数据总线 DBUS；当 SW_BUS# = 0 时，允许开关 SW7—SW0 的数据送往数据总线 DBUS。

4、运算器的组成实验

（1）仿真面板图：

数据通路图：

（2）令A=10101100，B=11100010。实验相应加法(+)、减法(-)、乘法(*)、并(&)运算，展示其仿真面板图，及相应的数据通路图，并且验证其运算结果。

给A进行赋值：

仿真面板：

数据通路图：

给B进行赋值：

仿真面板：

数据通路图：

加法

仿真面板：

数据通路图：

实验结果：A＋B= 10101100＋11100010=110001110≠10001110

原因：超出八位二进制的运算范围

减法

仿真面板：

数据通路图：

实验结果：A-B=10101100-11100010=-110110≠11001010

原因：超出无符号位的八位二进制减法运算

乘法

仿真面板：

数据通路图：

实验结果：A*B= 10101100*11100010= 1001011111011000≠00011000

原因：超出此运算范围

与运算

仿真面板：

数据通路图：

验证：A&B= 10101100 & 11100010=10100000，答案正确。

五、总结

当运算结果超出此二进制运算器的范围时，运算器运算出来结果会与实际的结果不同。进位 C 只在加法运算和减法运算时产生。加运算中，C 表示进位；减运算中，C 代表借位。加、 减运算产生的进位（借位）在 T4 的上升沿送入 C 寄存器保存。与、乘、直通操作影响进位 C 的状态，即进位 C 保持不变。当 ALU_BUS = 1 时，运算结果送往数据总线 DBUS。加、减运算产生的进位（借位）C 与控制台 的 C 指示灯相连。