实验二 算术逻辑运算及移位操作

实验二算术逻辑运算及移位操作

一、实验目的

1．熟悉算术逻辑运算指令和移位指令的功能。

2．了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。

二、实验预习要求

1．复习8086指令系统中的算术逻辑类指令和移位指令。

2．按照题目要求在实验前编写好实验中的程序段。

三、实验任务

1．实验程序段及结果表格如表1.2：

表1.2

标志位CF ZF SF OF PF AF

程序段1：

MOV AX, 1018H MOV SI, 230AH ADD AX, SI

ADD AL, 30H MOV DX, 3FFH ADD AX，BX

MOV [20H], 1000H ADD [20H], AX PUSH AX

POP BX 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

程序段2：

MOV AX, 0A0AH ADD AX, 0FFFFH MOV CX, 0FF00H ADC AX, CX SUB AX, AX INC AX 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

OR CX, 0FFH AND CX, 0F0FH MOV [10H], CX 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 程序段3： MOV BL, 25H

MOV BYTE PTR[10H], 4 MOV AL, [10H] MUL BL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 程序段4：

MOV WORD PTR[10H],80H MOV BL, 4 MOV AX, [10H] DIV BL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 程序段5：

MOV AX, 0 DEC AX ADD AX, 3FFFH ADD AX, AX NOT AX SUB AX, 3 OR AX, 0FBFDH AND AX, 0AFCFH SHL AX ，1 RCL AX ，1 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1

0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0

1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 2．用BX 寄存器作为地址指针，从BX 所指的内存单元(0010H)开始连续存入三个无符号数(10H 、04H 、30H)，接着计算内存单元中的这三个数之和，和放

在0013H 单元中，再求出这三个数之积，积放0014单元中。写出完成此功能的

程序段并上机验证结果。

3．写出完成下述功能的程序段。上机验证你写出的程序段，程序运行的最后结果(AX)＝?

(1) 传送15H 到AL 寄存器；

2题答案

MOV BX.10H MOV CX,BX

INC BX

MOV SI,BX

INC BX MOV AX,[CX]

ADD AX,[BX]

ADD AX,[SI]

MOV [13H],AX MOV AX,[CX] MUL

WORDPTR[BX]

MUL

WORDPTR[SI] MOV [14H],AX

F 10H 12H 10H 4H 30H

(2) 再将AL 的内容乘以2；

(3) 接着传送15H 到BL 寄存器； (4) 最后把AL 的内容乘以BL 的内容。

4．写出完成下述功能的程序段。上机验证你写出的程序段，程序运行后的商＝?

(1) 传送数据2058H 到DS :1000H 单元中，数据12H 到DS :1002H 单元中； (2) 把DS :1000H 单元中的数据传送到AX 寄存器；

(3) 把AX 寄存器的内容算术右移二位； (4) 再把AX 寄存器的内容除以DS :1002H 字节单元中的数；

(5) 最后把商存入字节单元DS :1003H 中。

5．下面的程序段用来清除数据段中从偏移地址0010H 开始的12个字存储单元的内容（即将零送到这些存储单元中去）。

(1) 将第4条比较指令语句填写完整（划线处）。 MOV SI ，0010H NEXT : MOV WORD PTR[SI]，0 ADD SI ，2

CMP SI ，答案 22H （或者20H ）

JNE NEXT

HLT

(2) 假定要按高地址到低地址的顺序进行清除操作（高地址从0020H 开始），

则上述程序段应如何修改？

上机验证以上两个程序段并检查存储单元的内容是否按要求进行了改

变。

6． 输入并运行表1.3中的程序段，把结果填入表右边的空格中，并分析结果，说明本程序段的功能是什么。

表1.3

程序段

字单元(1A00H)=

字单元(1A02H)=

3题答案

MOV AL,15H MOV SI,2H MUL SI

MOV BL,15H MUL BL

AX=372H

4题答案 MOV

WORDPTR[1000H],2058H MOV

BYTEPTR[1002

H],12H MOV

AX,[1000H]

MOV

BX,[1002H]

SAR AX,1

SAR AX,1

DIV BX

MOV

[1003H],AX

最后结果为

73H

5.2题答案

MOV SI,20H NEXT MOV WORDPTR[SI],0H

SUB SI,2H CMP SI,8H JNZ NEXT HLT

MOV [1A00H], 0AA55H MOV [1A02H], 2AD5H SHL WORD PTR[1A02H],1 CMP [1A00H], 8000H CMC

RCL WORD PTR[1A02H],1 RCL WORD PTR[1A00H],1

AA55H 0H AA55H 2AD5H AA55H 55AAH AA55H 55AAH AA55H 55AAH AA55H AB55H 54AAH

AB55H

四、 实验报告要求

1．整理出完整的实验程序段和运行结果。 2．回答题目中的问题。

3．简要说明ADD 、SUB 、AND 、OR 指令对标志位的影响。 4．简要说明一般移位指令与循环移位指令之间的主要区别。

6题答案

程序通过逻辑左移 进位取反 循环左移 最后使得两个数的为65535

也就是16位二进制数的最大值

实验二算术逻辑运算及移位操作

实验二算术逻辑运算及移位操作 一、实验目的 1．熟悉算术逻辑运算指令和移位指令的功能。 2．了解标志寄存器各标志位的意义和指令执行对它的影响。 二、实验预习要求 1．复习8086指令系统中的算术逻辑类指令和移位指令。2．按照题目要求在实验前编写好实验中的程序段。 三、实验任务 1．实验程序段及结果表格如表： 表

2．用BX 寄存器作为地址指针，从BX 所指的内存单元(0010H)开始连续存入(10H 、04H 、30H)，接着计算内存单元中的这三个数之和，和放在 单元中，再求出这三个数之积，积放0014单元中。写出完成此功能的程

3 后结果(AX)＝ (1) 传送15H 到AL 寄存器； (2) 再将AL 的内容乘以2 ； (3) 接着传送15H 到BL 寄存器； (4) 最后把AL 的内容乘以BL 的内容。 4商＝ (1) 传送数据2058H 到DS:1000H 单元中，数据12H 到DS:1002H 单元中； (2) 把 DS:1000H 单元中的数据传送到AX 寄存器； (3) 把AX 寄存器的内容算术右移二位； (4) 再把AX 寄存器的内容除以DS:1002H 字节单元中的数； (5) 最后把商存入字节单元DS:1003H 中。 5．下面的程序段用来清除数据段中从偏移地址0010H 开始的12元的内容（即将零送到这些存储单元中去）。 (1) 将第4条比较指令语句填写完整（划线处）。 MOV SI ，0010H NEXT: MOV WORD PTR[SI]，0 ADD SI ，2 CMP SI ，答案 22H （或者20H ） JNE NEXT HLT (2) 假定要按高地址到低地址的顺序进行清除操作（高地址从0020H 开始），则上述程序段应如何修改 上机验证以上两个程序段并检查存储单元的内容是否按要求进行了改变。 6． 输入并运行表中的程序段，把结果填入表右边的空格中，并分析结果，说明本程序段的功能是什么。

实验二图像的代数运算

昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （ 2012 —2013 学年第二学期） 一、实验目的 1．了解图像的算术运算在数字图像处理中的初步应用。 2．体会图像算术运算处理的过程和处理前后图像的变化。 二、实验原理 图像的代数运算是图像的标准算术操作的实现方法，是两幅输入图像之间进行的点对点的加、减、乘、除运算后得到输出图像的过程。如果输入图像为A(x,y)和B(x,y)，输出图像为C(x,y)，则图像的代数运算有如下四种形式： C(x,y) = A(x,y) + B(x,y) C(x,y) = A(x,y) - B(x,y) C(x,y) = A(x,y) * B(x,y) C(x,y) = A(x,y) / B(x,y) 图像的代数运算在图像处理中有着广泛的应用，它除了可以实现自身所需的算术操作，还能为许多复杂的图像处理提供准备。例如，图像减法就可以用来检测同一场景或物体生产的两幅或多幅图像的误差。 使用MATLAB的基本算术符(+、-、*、/ 等)可以执行图像的算术操作，但是在此之前必须将图像转换为适合进行基本操作的双精度类型。为了更方便地对图像进行操作，MATLAB图像处理工具箱包含了一个能够实现所有非稀疏数值数据的算术操作的函数集合。下表列举了所有图像处理工具箱中的图像代数运算函数。

表2-1 图像处理工具箱中的代数运算函数 能够接受uint8和uint16数据，并返回相同格式的图像结果。虽然在函数执行过程中元素是以双精度进行计算的，但是MATLAB工作平台并不会将图像转换为双精度类型。 代数运算的结果很容易超出数据类型允许的范围。例如，uint8数据能够存储的最大数值是255，各种代数运算尤其是乘法运算的结果很容易超过这个数值，有时代数操作（主要是除法运算）也会产生不能用整数描述的分数结果。图像的代数运算函数使用以下截取规则使运算结果符合数据范围的要求：超出数据范围的整型数据将被截取为数据范围的极值，分数结果将被四舍五入。例如，如果数据类型是uint8，那么大于255的结果（包括无穷大inf）将被设置为255。 注意：无论进行哪一种代数运算都要保证两幅输入图像的大小相等，且类型相同。三、实验步骤 1．图像的加法运算 图像相加一般用于对同一场景的多幅图像求平均效果，以便有效地降低具有叠加性质的随机噪声。直接采集的图像品质一般都较好，不需要进行加法运算处理，但是对于那些经过长距离模拟通讯方式传送的图像（如卫星图像），这种处理是必不可少的。 在MATLAB中，如果要进行两幅图像的加法，或者给一幅图像加上一个常数，可以调用imadd函数来实现。imadd函数将某一幅输入图像的每一个像素值与另一幅图像相应的像素值相加，返回相应的像素值之和作为输出图像。imadd函数的调用格式如下：Z = imadd（X，Y） 其中，X和Y表示需要相加的两幅图像，返回值Z表示得到的加法操作结果。 图像加法在图像处理中应用非常广泛。例如，以下代码使用加法操作将图2.1中的(a)、(b)两幅图像叠加在一起： I = imread(‘rice.tif’)； J = imread(‘cameraman.tif’)； K = imadd(I,J)； imshow(K)； 叠加结果如图2.2所示。

计算机组成原理运算器实验—算术逻辑运算实验

实验报告 、实验名称 运算器实验—算术逻辑运算实验 、实验目的 1、了解运算器的组成原理。 2、掌握运算器的工作原理。 3、掌握简单运算器的数据传送通路。 4、验证运算功能发生器( 74LS181)的组合功能 三、实验设备 TDN-CM++ 计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干四、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1 所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8 位字长的ALU，ALU 的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-R 控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。为实现双操作数的运算，ALU 的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2 (由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DRl、DR2 中，锁存器的控制端LDDR1 和DDR2必须为高电平，同时由T4 脉冲到来。 数据开关“( INPUT DEVICE")用来给出参与运算的数据，经过三态 (74LS245) 后送入数据总线，三态门由SW—B控制，低电平有效。数据显示灯“( BUS UNIT") 已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4 为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W／R UNIT ”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W ／R UNIT"的T4接至“ STATE UNIT ”的微动开关KK2 的输入端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 ALU 运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0 、Cn、M、LDDRl、 LDDR2 、ALU-B 、SW-B均由“ SWITCH UNIT ”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU —B、SW 一 B 为低电平有效LDDR1 、LDDR2 为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。

实验四 移位运算器实验

实验四移位运算器实验 一、实验目的 验证移位控制器的组合功能 二、实验内容 1、实验原理 移位运算实验原理如图3－4所示，使用了一片74L S299（U34）作为移位发生器，其八位输入/输出端通过74L S245引到总线，总线控制方式见图1—6，J A4接通时输出到总线。299B`信号由开关299B提供，控制其使能端，T4为其时钟脉冲，手动方式实验时将T4与手动脉发生器输出端S D相连，即J23跳线器上T4连S D。由信号S0、S1、M控制其功能状态，详细见下表3—3。 2、实验接线 1、J20,J21,J22,接上短路片， 2、J24，J25，J26接左边； 3、J27,J28 右边； 4、J23 置右边T4选“SD” 5、JA5 置“接通”； 6、JA6 置“手动”； 7、JA3，JA4 置“接通”； 8、JA1,JA2,置“高阻”； 9、JA8 置上面“微地址” 10、EXJ1接BUS3 11、CE、ALU_B 置“1”， 12、299B 置“0”

3、实验步骤 ⑴ 连接实验线 路，仔细查线无误后接通电源。 ⑵ 置数，具体步骤如下： ⑶ 移位，参照上表改变S 0、 S 1、 M 、 299B 的状态，按动手动脉冲开关以产生时钟脉冲T 4，观察移位结果。 四、实验数据 Q08I/O07I/O113I/O26I/O314I/O45I/O515I/O64I/O716Q7 17 OE12OE13S01S119CLK 12CLR 9DS011DS7 18 U34 74LS299 299B`S0S1VCC GND AQ0 AQ7T4 UN1A 74LS08 UN1B 74LS08 UN2A 74LS32 UN2B 74LS32UN2C 74LS32 UN3A 74LS04 M QCY 3 2 1 654 3 2 1 218109 6 54 R4910K VCC CLK 11 D 12S D 10 C D 13 Q 9 Q 8UN5B 74LS74 UN4B UN4C 299B` UN1D 74LS08UN1A 74LS08UN1B 74LS08 UN1C 74LS08 AQ7AQ0 UN3B 74LS32 UN4D UN4E AR T4M S0S1CN4QCY UN2C 74LS08CY UN2A 74LS08UN3B UN3A 74LS3274LS32 CY 56123 312 431234 5 6 45 910 8111011 1213 8910 4 5 6 LZD 0-LZD 7 图3-4 BU SD0--D 7

组成原理实验1 8位算术逻辑运算

淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名：《计算机组成原理》 题目：实验一8位算术逻辑运算 实验 班级： 学号： 姓名：

1、目的与要求 1）掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 2）掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。 3）验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。 4）按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。 2、实验设备 ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。 3、实验步骤与源程序 l) 按下列步骤连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。 ⑴ ALUBUS连EXJ3； ⑵ ALUO1连BUS1； ⑶ SJ2连UJ2； ⑷跳线器J23上T4连SD； ⑸ LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边（手动方式)； ⑹ AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平。 2) 用二进制数码开关KD0～KD7向DR1和DR2寄存器置数。方法：关闭ALU输出三态门（ALUB`=1），开启输入三态门（SWB`=0），输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。设置数据开关具体操作步骤图示如下： LDDR1=1 LDDR1=0 说明：LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`四个信号电平由对应的开关LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB 给出，拨在上面为“1”，拨在下面为“0”，电平值由对应的显示灯显示，T4由手动脉冲开关给出。 ⑶检验DR1和DR2中存入的数据是否正确，利用算术逻辑运算功能发生器 74LS181的逻辑功能，即M=1。具体操作为：关闭数据输入三态门SWB`＝1，打开ALU输出三态门ALUB`＝0，当置S3、S2、S1、S0、M为1 1 1 1 1时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示灯显示DR2中的数。 ⑷验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑） 在给定DR1=35、DR2=48的情况下，改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置，观察运算器的输出，填入表2.1.1中，并和理论分析进行比较、验证。。 4、测试数据与实验结果 实验数据记录

实验二 算术运算实验

实验二算术运算实验 一、实验目的 1、掌握MASM for Windows 环境下的汇编语言编程环境使用； 2、掌握汇编语言程序设计的基本流程及汇编语言中的二进制、十六进制、十进制、BCD 码的表示形式； 3、掌握汇编语言对多精度十六进制和十进制的编程方法及运算类指令对各状态标志 位的影响及测试方法； 4、掌握无符号数和有符号数运算区别及编程方法; 5、掌握BCD 码调整指令的使用方法 二、软硬件实验环境 1、硬件环境：惠普64 位一体化计算机及局域网； 2、软件环境：windows 8，红蜘蛛管理系统，MASM for Windows。 三、实验基本原理 算术运算实验需要对运行结果进行调试及查看状态字，其相关知识如下。 1) 标志位 在debug调试过程中，标志位用特殊符号表示的，其标志名和状态符号的对照表参照表1所示。 表1标志名和状态符号的对照表参照表 2) 加减法指令 ADD表示加法指令，ADC表示带进位加法指令，SUB表示减法指令，SBB表示带进位减法指令。 3) 乘除法指令

MUL表示无符号数乘法指令，IMUL表示带符号数乘法指令，DIV表示无符号数除法指令，IDIV 表示带符号数除法指令。 4) 符号位扩展指令 CBW表示从字节扩展到字的指令，CWD表示从字扩展到双字的指令。 5) BCD码的调整指令 在进行十进制加减运算时，需要将数据用BCD码表示，还要考虑到是组合BCD码还是非组合BCD码，组合BCD码是用一个字节表示两位十进制数，非组合BCD码是用一个字节表示一位十进制数，对于组合的BCD码加减法运算其结果存放在AL中。 组合的BCD码加法调整指令DAA； 组合的BCD码减法调整指令DAS； 非组合的BCD码加法调整指令AAA； 非组合的BCD码减法调整指令AAS； 乘法的非组合BCD码调整指令AAM； 除法的非组合BCD码调整指令AAD。 8088/8086指令系统提供了实现加、减、乘、除运算指令，可参照表2所示内容。 表2数据类型的数据运算表 四、实验步骤与内容 1)对于表格中三组无符号数，试编程求这三组数的指定运算结果，并考虑计算结果对标志寄存器中状态标志位的影响： ①实验分析 本实验要求简单，仅对指定三组数进行基本运算。只需使用ADD、SUB、MUL、DIV四个运算命令，并以MOV命令作为数值转移的手段即可。运算结果和状态标志的情况可以通过debug调试中的T命令进行逐步查看。 需要注意的主要有以下几点： 1.在进行加法和乘法运算时，会出现对高位的进位扩展。因此，在记录结

《8位算术逻辑运算实验》

3.2 算术逻辑运算部件 1位全加器 n 位并行加法器 ALU 单元 乘、除 法器 运算器 3.2.1 加法单元 若：+1101，+1111 两数相加，且分别放入A 、B 两个寄存器。 0 0 1 1 0 1 （补码、双符号位表示） +） 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 第3位：输入量： Ai(1),Bi(1), C ｉ-1(1) 本位进位 C ｉ ∑ｉ C ｉ-1 A ｉ B ｉ 低位进位 本位操作数 输入、输出量之间的关系式： Σi =（A B i C i-1 (1) C i = A i B i A B i ）C i-1 (2) 根据上式，得出一位全加器的逻辑电路图： 根据（1）式得： 如果三个输人中1的个数为奇数，则本位和为1，否则为0。 根据（2）式得： 当本位的两个输入A i 、B i 均为1时，不管低位有无进位C i-1传来，都必然产生进位C i ；若C i-1为1，只要A i 、B i 中有一个为1，也必然产生进位。 i-1 i-1 i i i i （a ） （b ） 进位链 选择逻 辑控制 移位器 寄存器组 选择器

3.3.1 2并行加法器与进位逻辑结构 一、串行加法器 1.定义：如果每步只求一位和，将n 位加分成n 步实现，这样的加法器称为串行 加法器。 2.组成： 1 个一位全加器 1个移位寄存器：从低到高串行提供操作数相加； 1个寄存器 1个触发器 3.特点：结构简单，速度极慢。 二、并行加法器 1.定义：如果用n 位全加器一步实现n 位相加，即n 位同步相加，这样的加法器称为并行加法器。 2.组成： n 位加法器 并行加法器 串行进位链 进位链 并行进位链 根据（指C i-1 ）输入量提供时间的不同，将进位链分为带串行进位链的并行加法器，带并行进位链的并行加法器。 加法器的运算速度不仅与全加器的运算速度有关，更主要的因素是取决于进位传递速度。 3.进位信号的基本逻辑： C i = A i B i +（A i ）C i-1 令Gi= A i B i 进位产生函数 Pi = A i ，进位传递函数 4.串行进位链 (1)定义：各级进位信号直接依赖于低一级的进位信号 (2)关系式： C 1 = G 1 + P 1C 0 C 2 = G 2 + P 2C 1 C 3 = G 3 + P 3C 2 。。。。。。。。。 C n = G n + P n C n-1 (3)结构图：

运算器 实验报告汇总

计算机科学与技术系 实验报告 专业名称计算机科学与技术 课程名称计算机组成与结构 项目名称基本运算器实验 班级 学号 姓名 同组人员无 实验日期 2015-11-1

一、实验目的 1.了解运算器的组成结构； 2.掌握运算器的工作原理。 二、实验逻辑原理图与分析 2.1 实验逻辑原理图及分析 运算器内部含有三个独立运算部件，分别是算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A和暂存器B，三部件同时接受来自A和B的数据(有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM)，各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC,在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不在赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩形来实现。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可以实现移位功能，即： ⑴对于逻辑左移或者逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连。而没有同任何输入相连的则输出连接0. ⑵对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。 ⑶对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或者是0填充，具体由相应的指令控制，使用另外的逻辑进位移位总量译码和符号判别， 运算器部件由一片CPLD实现。ALU的输入和输出通过三态门74LS245连到CPU内总线上，另外还有指示灯表明进位标志FC。图中除T4和CLR，其余信号均来自于ALU单元的排线座，实验箱中所有单元的T1、T2、T3、T4都连接至控制总线单元的T1、T2、T3、T4，CLR都连接至CON单元的CLR按钮。T4由时序单元的TS4提供,其余控制线号均由CON单元的二进制数据开关模拟给出。控制信号中除T4为脉冲信号外，其余均为电平信号，其中ALU_B为低有效，其余为高有效。

实验二 算术运算类操作实验 (基础与设计)

实验二算术运算类操作实验 (基础与设计） 一、实验要求和目的 1、了解汇编语言中的二进制、十六进制、十进制、BCD 码的表示形式； 2、掌握各类运算类指令对各状态标志位的影响及测试方法； 3、熟悉汇编语言二进制多字节加减法基本指令的使用方法； 4、熟悉无符号数和有符号数乘法和除法指令的使用； 5、掌握符号位扩展指令的使用。 6、掌握BCD 码调整指令的使用方法 二、软硬件环境 1、硬件环境：计算机系统 windows； 2、软件环境：装有MASM、DEBUG、LINK、等应用程序。 三、实验涉及的主要知识 本实验主要进行算术运算程序设计和调试，涉及到的知识点包括： 1．加减法处理指令 主要有加法指令ADD，带进位加法ADC，减法指令SUB，带进位减法指令SBB。 2．乘除法指令和符号位扩展指令 主要有无符号数乘法指令MUL,带符号数乘法指令IMUL,无符号数除法指令DIV,带符号数除法指令IDIV,以及符号位从字节扩展到字的指令CBW 和从字扩展到双字的指令CWD。3．BCD 码的调整指令 主要有非压缩的BCD 码加法调整指令DAA，压缩的BCD 码减法调整指令DAS，非压缩的BCD 码加法调整指令AAA，非压缩的BCD 码减法调整指令AAS，乘法的非压缩BCD码调整指令AAM，除法的非压缩BCD 码调整指令AAD。 8088/8086 指令系统提供了实现加、减、乘、除运算的上述基本指令，可对下表所示的数据类型进行数据运算。 四、实验内容与步骤 1、对于两组无符号数，087H 和034H,0C2H 和5FH，试编程求这两组数的和差积商，并考虑计算结果对标志寄存器中状态标志位的影响。 设计流程：

16位算术逻辑运算实验

16 位算术逻辑运算实验 一、实验内容 1、实验原理 实验中所用16位运算器数据通路如图3－3所示。其中运算器由四片74LS181以并/串形成16位字长的ALU构成。低8位运算器的输出经过一个三态门74LS245（U33）到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0～D7插座BUS1～6中的任一个相连，低8位数据总线通过LZD0～LZD7显示灯显示；高8位运算器的输出经过一个三态门74LS245（U33`）到ALUO1`插座，实验时用8芯排线和高8位数据总线BUSD8～D15插座KBUS1或KBUS2相连，高8位数据总线通过LZD8～LZD15显示灯显示；参与运算的四个数据输入端分别由四个锁存器74LS273（U29、U30、U29`、U30、）锁存，实验时四个锁存器的输入并联后用8芯排线连至外部数据总线EXD0～D7插座EXJ1～EXJ3中的任一个；参与运算的数据源来自于8位数据开并KD0～KD7，并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0～EXD7，输入的数据通过LD0～LD7显示。

本实验用到6个主要模块：⑴低8位运算器模块，⑵数据输入并显示模块，⑶数据总线显示模块，⑷功能开关模块（借用微地址输入模块），⑸高8位运算器模块，⑹高8位（扩展）数据总线显示模块。根据实验原理详细接线如下（接线⑴～⑸同实验一）： ⑴ALUBUS连EXJ3； ⑵ALUO1连BUS1； ⑶SJ2连UJ2； ⑷跳线器J23上T4连SD； ⑸LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边（手动方式）； ⑹AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在"1"电平； ⑺ALUBUS`连EXJ2；

《计算机组成原理》实验报告---8位算术逻辑运算实验

. '. 计算机专业类课程 实验报告 课程名称：计算机组成原理 学 院：信息与软件工程学院 专 业：软件工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 日 期： 2012 年 12 月 15 日

电子科技大学 实验报告 一、实验名称：8位算术逻辑运算实验 二、实验学时：2 三、实验内容、目的和实验原理： 实验目的： 1.掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。 2.掌握模型机运算器的数据传送通路组成原理。 3.验证74LS181的组合功能。 4.按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。 实验内容： 使用模型机运算器，置入两个数据DR1=35，DR2=48，改变运算器的功能设定，观察运算器的输出，记录到实验表格中，将实验结果对比分析，得出结论。 实验原理： 1.运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。

. '. 2.运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。 3.运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存。 4.锁存器的输入连至数据总线，数据开关（INPUT DEVICE）用来给 出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）和数据总线相连。 5.数据显示灯（BUS UNIT）已和数据总线相连，用来显示数据总线内 容。 实验器材（设备、元器件）：模型机运算器 四、实验步骤： 1. 仔细查看试验箱，按以下步骤连线 1）ALUBUS连EXJ3 2) ALU01连BUS1 3) SJ2连UJ2 4) 跳线器J23上T4连SD 5) LDDR1,LDDR2,ALUB,SWB四个跳线器拨在左边 6) AR跳线器拨在左边，同时开关AR拨在“1”电平 2. 核对线路，核对正确后接通电源 3. 用二进制数据开关KD0-KD7向DR1和DR2寄存器置入8位运算数据。

算术逻辑运算实验

实验报告 实验项目：算术逻辑运算实验(试验一) 课程名称：计算机组成原理 姓名：学号同组姓名：学号：实验位置（机号）： 实验日期 实验1.掌握简单运算器的数据传送通路 目的2.验证运算器功能发生器（74LS181）的组合功能 3.验证带进为控制的算术运算器功能发生器（74LS181）的功能 4.按指定的数据完成几种制定的算术运算 5.验证移位控制的组合功能 实验YY-Z02计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。设备 实验 内容1.实验原理 （算 运算器实验原理图 法、 程 T4______ ALU-B 序、

_____ _____ 进位CyCn 步骤 299-B 判零_____ M 74LS2 电路CyNCn 和方 S0 99 ALU S1 法） (74LS181) S2 S3 _____I/O-RINPUT Ai =“0”B-DA1DA1 (74LS273)DA2

(74LS273)B-DA2 实验中所用的运算器数据通路图如图1-1所示，算术逻辑实验接线图如图1-2所示。图中所示的是由两片段74LS181芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低压4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端C（n+4）与高芯片的进位输入端CN相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0~S3和M各自相连。 2.实验步骤 1)算数逻辑运算 i.输入单元置数一 ii.设置I/O-R# = 0 iii.ALU-B# =1 iv.B-DA1 _|￣|_将输入单元的输入数据存入DA1中 v.输入单元置数据二 vi.B-DA2 _|￣|_将数据存入DA2中 vii.设置S 3 -------S 0、M、Cn根据要求按照定义操作设置完成运算viii. ix. x.I/O-R# = 1 ALU-B = 0运算结果送总线 IO-W￣|＿|￣总线数据送显示单元显示 数据1.算数逻辑运算

计算机组成原理实验报告 算术逻辑运算单元实验

西华大学数学与计算机学院实验报告 课程名称：计算机组成原理年级：2011级实验成绩： 指导教师：祝昌宇姓名：蒋俊 实验名称：算术逻辑运算单元实验学号：312011*********实验日期：2013-12-15 一、目的 1. 掌握简单运算器的数据传输方式 2. 掌握74LS181的功能和应用 二、实验原理 （1）ALU单元实验构成 1、结构试验箱上的算术逻辑运算单元上的运算器是由运算器由2片74LS181构成8字长的ALU 单元。 2、2片74LS373作为2个数据锁存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作为数据输入端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。 3、运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，8芯插座ALU-OUT作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。 （2）ALU单元的工作原理 数据输入锁存器DR1的EDR1为低电平，并且D1CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR1。同样，使EDR2为低电平，并且D2CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器DR2。 算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181构成，它可以进行2个8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器DR1、DR2内的数据。由于DR1、DR2已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181的输出数据也不会发生改变。 输出缓冲器采用74LS244，当控制信号ALU-O为低电平时，74LS244导通，把74LS181的运算结果输出到数据总线；ALU-O为高电平时，74LS244的输出为高阻。

3_11实验二移位运算实验(王伟)

新疆师范大学计算机科学技术学院实验报告 专业：软件工程课程名称：计算机组成原理班级： 14-3班 姓名：王伟学号： 20141602141011 实验地址：数理楼2楼 实验时间：2016.11.10 指导教师签字：成绩： 实验二算术移位运算实验 1．实验目的和要求 （1）掌握移位控制的功能及工作原理。 （2）了解移位寄存器的功能。 2．主要仪器设备 EL-JY-II型计算机组成原理试验系统一套，排线若干。 3．实验原理 移位运算实验电路结构如图 2-1 所示： 图 2-1 移位运算器电路结构 移位寄存器由 EP1K10 实现 T4 为移位时钟，M、S0、S1 为功能选择（见实验二），G_299 为输出控制，低电平时将寄存器的值送上数据总线。CY 为进位单元，对应于 Z 指示灯。DATAL、DATAH 接至数据总线。

4．操作方法与实验步骤 实验连线图如图 2－3 所示。 一、开关控制操作方式实验 （1）将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所对应的指示灯亮。 （2）拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动 CLR，使其指示灯亮。 （3）置数： 置 C-G＝1，299-G＝0，通过数据输入电路输入要移位的数据，置 D15---D0= “0000000000000001”，然后置 C-G＝0，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，置 S0=1，S1=1，M=1 ，此时为置数状态，按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮，置 C-G=1，完成置数的过程，进位指示灯亮表示进位“Z”已置位。 （4）不带进位移位： 置 299-G＝0，S0=1，S1=0，M=0，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000000000000001”，按【单步】，数据总线显示灯显示“0000000000000010”，

计算机组成原理--实验二算术逻辑运算实验

实验二算术逻辑运算实验 一、实验目的 （1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。 （2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。 二、实验原理 1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能 74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。 5V A1 B1 A2 B2 A3 B3 Cn4 F3 BO A0 S3 S2 S1 S0 Cn M F0 F1 F2 GND 图 2-3 74LS181封装图 主要引脚有： （1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 （5）：低端进位接收端。

（6）：高端进位输出端。 （7）M：算数/逻辑功能控制端。 芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、M为0、 为1时，操作结果数据输出端F0—F3上的数据等于第一组操作数据输入端A0—A3上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。当S0—S3、M、 上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或算数运算操作。在加法运算操作时，、进位信号低电平有效；减法运算操作时，、 借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，、进位信号无意义。 2.运算器实验逻辑电路 试验台运算器实验逻辑电路中，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2-4所示。途中算术运算操作时的进位Cy判别进位指示电路；判零Zi和零标志电路指示电路，将在实验三中使用。 第一操作数据由B-DA1(BUS TO DATA1)负脉冲控制信号送入名为DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUS TO DATA2)负脉冲控制信号送入名为DA2的第二操作数据寄存器。74LS181的运算结果数据由（ALU TO BUS）低电平控制信号送总线。S0—S3、M芯片模式控制信号同时与两片74LS181的S0—S3、M端相连，保证二者以同一工作模式工作。实验电路的低端进位接收端Ci与低4位74LS181的相连，用于接收外部进位信号。低4为74LS181的与高4位74LS181的上相连，实现高、低4位之间进位信号的传递。高4位之间进位信号的传递。高4位74LS181的送进位Cy判别和进位指示电路。 表2-1 74LS181 芯片逻辑功能表

计算机实验

实验一十六位机运算器实验 专业：计算机科学与技术班级：学号：************ 姓名：张三丰实验地点：工A408 实验时间：指导教师： 一、实验目的 掌握十六位机字与字节运算的数据传输格式，验证运算功能发生器及进位控制的组合功能。 二、实验要求 完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。 三、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图2-3-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 图2-3-1运算器数据通路 图2-3-1中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。

四、运算器功能编码 表2.3.1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 五、实验连线 K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。然后按下表要求“搭接”部件控制电路。

六、算术运算实验 1.字算术运算 (1)字写操作 按【单拍】按钮按【单拍】按钮 (2)字读操作 (3)字加法与减法运算 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN及总线单元显示AX+BX的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AX－BX的结果。 2.字节算术运算 (1)偶字节写（置数操作） 通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AL和暂存器BL置数，具体操作步骤如下： 按【单拍】按钮按【单拍】按钮 (2)偶字节读操作（运算寄存器AL和BL内容送总线） 关闭AL、BL写使能，令K18=K17=1，按下流程分别读AL、BL。 K18~K17=11 K13~K11=000 (3)字节减法算术运算（不带进位加） 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0100），FUN及总线单元显示AL+BL的结果。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11=0101），FUN及总线单元显示AL－BL的结果。

实验二 数组及其运算

实验二 数组及其运算 一、实验目的 1．熟练矩阵、数组的创建； 2. 熟悉Matlab 的基本矩阵操作，运算符和字符串处理； 3. 熟悉矩阵的逻辑运算和关系运算； 二、实验设备 1．方正电脑 2．MATLAB 软件 三、实验内容 1.在指令窗中输入：x=1:0.2:2和y=2:-0.2:1,观察所生成的数组。 x = 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 1.8000 2.0000 y = 2.0000 1.8000 1.6000 1.4000 1.2000 1.0000 2.要求在[]π20上产生50个等距采样数据的一维数组，试用两种不同的指令实现。 X=linspace(0,2*pi,50) X=0:(2*pi)/49:(2*pi) 2.设x=-74o ,y=27 o ,22 的值。 x=-74/180*pi; y=27/180*pi; d=sin(x^2+y^2)/(sqrt(tan(abs(x+y)))+pi) d = 0.2273 3. 当a 取-3.0，-2.9，-2.8，…，2.8，2.9，3.0时，求0.3sin(0.3)a e a -+在各点的函 数值。 a=-3.0:0.1:3.0; y=exp(-0.3*a).*sin(a+0.3) Columns 1 through 10

-1.0512 -1.2305 -1.3863 -1.5184 -1.6267 -1.7116 -1.7734 -1.8129 -1.8309 -1.8285 Columns 11 through 20 -1.8069 -1.7675 -1.7117 -1.6411 -1.5572 -1.4617 -1.3564 -1.2428 -1.1228 -0.9978 Columns 21 through 30 -0.8696 -0.7397 -0.6095 -0.4804 -0.3538 -0.2308 -0.1126 0.0000 0.1060 0.2047 Columns 31 through 40 0.2955 0.3779 0.4515 0.5160 0.5714 0.6174 0.6543 0.6821 0.7010 0.7115 Columns 41 through 50 0.7138 0.7085 0.6959 0.6768 0.6516 0.6210 0.5856 0.5460 0.5030 0.4572 Columns 51 through 60 0.4093 0.3597 0.3093 0.2586 0.2080 0.1582 0.1097 0.0628 0.0180 -0.0245 Column 61 -0.0641 4. 已知 ??????=??????=5051 3501 ,05314320B A 求下列表达式的值： (1) A&B ans = 0 0 1 1 1 1 0 0 (2) A|B ans = 1 1 1 1 1 1 1 1 (3) ~A ans = 1 0 0 0 0 0 0 1 (4) A==B

计算机组成原理运算器实验

实验一运算器实验 计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由CPU中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件ALU。本章首先安排一个基本的运算器实验，了解运算器的基本结构，然后再设计一个加法器和一个乘法器。 一、实验目的 (1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。 二、实验设备 PC机一台，TD-CMA实验系统一套。 三、实验原理 本实验的原理如图1-1所示。 运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A 和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所有模块集成在一片CPLD中。 逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-2所示。图中显示的是一个4×4的矩阵（系统中是一个8×8的矩阵）。每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即： (1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。 (2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 (3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。

实验2 Matlab的基本运算

实验1 Matlab 的基本运算（2） 实验目的： 1、 掌握建立矩阵的方法； 2、 掌握Matlab 各种表达式的书写规则以及常用函数的使用。 实验内容： 1. 设有矩阵A 和B A ????????=????????12345678910111213141516171819 202122232425 B ????-????=-????????30161769023497041311 （1）求它们的乘积C >> A=1:25; A=reshape(A,5,5); A=A'; B=[3,0,16;17,-6,9;0,23,-4;9,7,0;4,13,11]; C=A*B C = 93 150 77 258 335 237 423 520 397 588 705 557 753 890 717 （2）将矩阵C 的右下角?32子矩阵赋给D >> D=C(3:5,2:3) D = 520 397 705 557 890 717 （3）查看Matlab 工作空间的使用情况 2. 已知：矩阵...A -????-??=????-?? 2310077804145655325032695454314 完成下列操作： （1）取出A 的前3行构成矩阵B ，前两列构成矩阵C ，左下角3*2子矩阵构成矩阵D ，B 与C 的乘积构成矩阵E 。 A=[23,10,-0.778,0;41,-45,65,5;32,5,0,32;6,-9.54,54,3.14]; B=A(1:3,:) C=A(1:4,1:2) D=A(2:4,1:2) E=B*C B = 23.0000 10.0000 -0.7780 0

计算机组成原理实验二算术逻辑运算实验

计算机组成原理实验二 算术逻辑运算实验 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

实验二算术逻辑运算实验 一、实验目的 （1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。 （2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。 （3）观察在不同工作模式下数据运算的规则。 二、实验原理 1.运算器芯片（74LS181）的逻辑功能 74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片，封装在壳中，封装形式如图2-3所示。 图2-3 74LS181封装图 主要引脚有： （1）A0—A3：第一组操作数据输入端。 （2）B0—B3：第二组操作数据输入端。 （3）F0—F3：操作结果数据输入端。 （4）F0—F3：操作功能控制端。 ??????：低端进位接收端。 （5）CC （6）CC4：高端进位输出端。 （7）M：算数/逻辑功能控制端。 芯片的逻辑功能见表2-1.从表中可以看到当控制端S0—S3为1001、M为??????为1时，操作结果数据输出端F0—F3上的数据等于第一组操作数据输0、CC 入端A0—A3上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。当S0—S3、??????上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或M、CC ??????、CC4进位信号低电平有效；减法运算数运算操作。在加法运算操作时，CC ??????、 算操作时，CC ??????、CC4借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，CC CC4进位信号无意义。 2.运算器实验逻辑电路 试验台运算器实验逻辑电路中，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2-4所示。途中算