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实验二运算器移位运算实验

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《计算机组成原理》实验报告

寄存器实验报告

一、实验目的 1. 了解寄存器的分类方法，掌握各种寄存器的工作原理； 2. 学习使用V erilog HDL 语言设计两种类型的寄存器。二、实验设备 PC 微机一台，TD-EDA 实验箱一台，SOPC 开发板一块。三、实验内容寄存器中二进制数的位可以用两种方式移入或移出寄存器。第一种方法是以串行的方式将数据每次移动一位，这种方法称之为串行移位(Serial Shifting)，线路较少，但耗费时间较多。第二种方法是以并行的方式将数据同时移动，这种方法称之为并行移位(Parallel Shifting)，线路较为复杂，但是数据传送的速度较快。因此，按照数据进出移位寄存器的方式，可以将移位寄存器分为四种类型：串行输入串行输出移位寄存器(Serial In- Serial Out)、串行输入并行输出移位寄存器(Serial In- Parallel Out)、并行输入串行输出移位寄存器(Parallel In- Serial Out)、并行输入并行输出移位寄存器(Parallel In-Parallel Out)。本实验使用V erilog HDL 语言设计一个八位并行输入串行输出右移移位寄存器(Parallel In- Serial Out)和一个八位串行输入并行输出寄存器(Serial In- Parallel Out)，分别进行仿真、引脚分配并下载到电路板进行功能验证。四、实验步骤 1．并行输入串行输出移位寄存器实验步骤 1）. 运行Quartus II 软件，选择File New Project Wizard 菜单，工程名称及顶层文件名称为SHIFT8R，器件设置对话框中选择Cyclone 系列EP1C6Q240C8 芯片，建立新工程。 2.) 选择File New 菜单，创建V erilog HDL 描述语言设计文件，打开文本编辑器界面。 3.) 在文本编辑器界面中编写V erilog HDL 程序，源程序如下： module SHFIT8R(din,r_st,clk,load,dout); input [7:0]din; input clk,r_st,load; output dout; reg dout; reg [7:0]tmp; always @(posedge clk) if(!r_st) begin dout<=0; end else begin if(load) begin tmp=din; end else

运算器实验

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原理项目名称运算器实验班级 15 学号姓名 L 同组人员无实验日期 2015/10/29

一、实验目的与要求目的：①了解运算器的组成结构。 ②掌握运算器的工作原理。要求：①实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容。 ②应在实验前掌握所有控制信号的作用。 ③实验过程中，应认真进行实验操作。 ④实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤二、实验逻辑原理图与分析 2.1 画实验逻辑原理图图3-1 运算器原理图

2.2 逻辑原理图分析如上图3-1，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3-2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： ⑴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。 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。列如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。 ⑶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。

计数器和移位寄存器设计仿真实验报告.

实验四典型时序电路的功能测试与综合仿真报告 15291204张智博一．74LS290构成的24位计数器方法：第一片74290的Q3与第二片的INB相连，R01，R02相连，INA，R91,R92悬空构成24位计数器。50Hz，5v方波电压源提供时钟信号，用白炽灯显示输出信号。实验电路：实验现象：

输出由000000变为000001，000010，000011，000100，001000，001001，001010，001011，001100，010001，010000，010010，010011，010100，011000，011001，011010，011011，011100，100000，100001，100010，100011，100100，最终又回到000000，实现一次进位。二．74LS161构成的24位计数器方法：运用多次置零法用两片74LS161构成了24位计数器，两片计数器的时钟信号都由方波电压源提供，第一片芯片的Q3和第二片芯片的Q0通过与非门，构成两个74LS161的LOAD信号，第一片的CO接第二片的ENT，其他ENT和ENP接Vcc（5v）。输出接白炽灯。电路图：实验现象：以下为1—24的计数过程

三．74LS194构成的8位双向移位寄存器方法：通过两片194级联，控制MA,MB的值，来控制左右移动实验电路由两片74LS194芯片构成。两个Ma接在一起，两个Mb接在一起，第一片的Dr，第二片的Dl，分别通过开关接到Vcc（5v）上。第一片的Q3接到第二片的Dr，第二片的Q0接到第一片的Dl。8个输出端分别接白炽灯。实验电路：

组成原理实验二运算器的实验

实验二运算器的实验一、实验目的了解模型机中算术、逻辑运算单元的控制方法。二、实验要求利用COP2000实验仪的K16..K23开关做为DBUS数据，其它开关做为控制信号，将数据写累加器A和工作寄存器W，并用开关控制ALU的运算方式，实现运算器的功能。三、实验说明 COP2000中的运算器由一片可编程芯片EPLD实现。有8种运算, 通过S2,S1,S0来选择。运算数据由寄存器A及寄存器W给出, 运算结果输出在D中显示根据不同的S2 S1 S0 实现8种运算加减或与带进位加带进位减 A取反输出A 四、实验过程（1）连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平 1 J1座J3座将K23-K16接入 DBUS[7:0] 2 S0 S0 运算器功能选择 3 S1 S1 运算器功能选择 4 S2 S2 运算器功能选择 5 AEN AEN 选通A低电平有效 6 WEN WEN 选通W低电平有效 7 Cy IN X0 运算器进位输入 8 ALUCK CLOCK ALU工作脉冲上升沿打入（2）实验数据将05H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据05H K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 0 0 0 0 0 1 0 1 置控制信号为： K5(Cy IN) K4(WEN) K3(AEN) K2(S2) K1(S1) K0(S0) 0 1 0 0 0 0

按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据05H 被写入A寄存器。将06H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据09H K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16 0 0 0 0 0 1 1 0 置控制信号为： K5(Cy IN) K4(WEN) K3(AEN) K2(S2) K1(S1) K0(S0) 0 0 1 0 0 0 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据06H 被写入W寄存器。置下表的控制信号, 检验运算器的运算结果 K5(Cy IN) K2(S2) K1(S1) K0(S0) 结果(直通门D) 注释 X 0 0 0 0b 加法 X 0 0 1 FF 带进位减 X 0 1 0 07 或 X 0 1 1 04 与 0 1 0 0 0b 带进位加 1 1 0 0 0c 带进位加 0 1 0 1 FF 带进位减 1 1 0 1 FE 带进位减 X 1 1 0 FA A取反 X 1 1 1 05 输出A 五、实验感想连续做了两次组成原理实验，由于老师细致入微的解释，感觉实验都好简单。通过这次实验，了解了模型机中算术、逻辑运算单元的控制方法。不仅仅是从书本上了解了知识，通过实践更加巩固了原来的知识。当然在做实验时，连接线路的时候会遇到麻烦，但是经过老师同学的帮忙，还是顺利的完成了实验。在完成实验数据的时候，由于我们没有找到机器，就和别人用一台机器。但是这完全不影响我们的实验，我们组做了两组数据，更加熟练了一些。下次实验的时候一定去早一点，积极完成实验！

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

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。

实验六移位寄存器的设计

实验六移位寄存器的设计一、实验目的 1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。二、实验预习要求 1、复习有关寄存器及串行、并行转换器有关内容。 2、查阅CC40194、CC4011及CC4068 逻辑线路。熟悉其逻辑功能及引脚排列。 3、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？ 4、使寄存器清零，除采用R C输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？ 5、若进行循环左移，图6－4接线应如何改接？ 6、画出用两片CC40194构成的七位左移串 /并行转换器线路。 7、画出用两片CC40194构成的七位左移并 /串行转换器线路。三、实验设备及器件 1、＋5V直流电源 2、单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、逻辑电平显示器 5、CC40194×2（74LS194）CC4011(74LS00) CC4068(74LS30) 四、设计方法与参考资料 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图6－1所示。其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输 C为直接无条件清零端；入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；R

实验二运算器实验

南京工程学院计算机工程学院计算机组成与结构实验报告书实验学生班级 K网络工程121 实验学生姓名王云峰学号 240121525 实验地点信息楼A115 实验二运算器实验同组同学李翔240121515（合作小组朱赛杰240121533）实验日期 11月27日实验仪器号 TEC-XP+14S022 一、实验目的 1．加深对Am2901运算器内部组成的了解, 掌握四片Am2901芯片间的连接关系, 以及它与有关外部逻辑电路的连接关系。 2．准确把握该运算器的控制与使用, 即掌握其运算与操作功能, 以及正确地为其提供全部控制信号及有关数据的手段与技术。 3．初步了解运算器在计算机整机中的作用。二、实验内容 1．脱机方式下运算器的控制及运行设计控制信号序列，在脱机方式实现给定程序段的功能。记录按压START 前后的ALU的运算结果和状态标志。 2．联机方式下运算器的控制及运行在联机方式下，汇编并单步执行给定程序段，查看并记录每条指令执行后的运行结果。使用指令的单步骤执行方式，观察与运算器相关的控制信号的状态。三、实验步骤与结果脱机的运算器实验，在教学实验中实现如下7项操作功能：预期功能实现方案 R0 ←1234 数据开关拨1234，B地址给0，D+0，结果送B口选的R0

R9 ←789F 数据开关拨789F，B地址给9，D+0，结果送B口选的R9 R9 ←R9-R0 B地址9，A地址给0，最低位进位给1，B-A，结果送B 口选的R9 R0 ←R0+1 B地址给0，最低位进位给1，B+0，结果送B口选的R0 R10←R0 B地址给A，A地址给0，A+0，结果送B口选的R10 逻辑右移在有了预期功能和实现方案之后，要解决的具体问题，就是依据教学计算机的简明操作卡中的有关表格中规定的内容，找出实现每一操作功能要用到的控制码。请把表2-3中各组控制信号的正确的取值填写在相应位置，然后把运行结果的状态信息填入表2-4。

实验一基本运算器实验

山西大学计算机与信息技术学院实验一基本运算器实验一、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、实验内容： 1、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，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。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，其余控制信号均由 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。表1-1运算器逻辑功能表（表中“ X ”为任意态，下同）运算类型S3 S2 S1 S0CN 功能逻辑运算0000 X 台匕 F=A （直通）能0001 X F=B （直通）课程名称 2011级计算机科学与技术计算机组成原理课程设计实验日期批改日期实验名称学号专业班级指导教师 CPLD

0100 X F= A' （FZ ） 0101 X F=A 不带进位循环右移 B （取低 3位）位（FZ ） 0110 0 F=A 逻辑右移一位（FZ ）移位运算 1 F=A 带进位循环右移一位（FC ，FZ ） 0111 0 F=A 逻辑左移一位（FZ ） 1 F=A 带进位循环左移一位（FC ，FZ ） 1000 X 置 FC=CN （FC ） 1001 X F=A 加 B （FC ，FZ ） 1010 X F=A 加B 加FC （FC ， FZ ）算术运算 1011 X F=A 减 B （FC ， FZ ） 1100 X F=A 减 1 （FC ， FZ ） 1101 X F=A 加 1 （FC ， FZ ） 1110 X （保留） 1111 X （保留）算器零标志，表中功能栏内的 FC FZ 表示当前运算会影响到该标志。 ST 按钮，产生一个 T4上升沿，则将二进制数置入暂中，暂存器A 的值通过ALU 单元的A7,A0八位 LED 灯显示。用输入开关向暂存器 B 置数。拨动CON 单元的SD27,SD20数据开关，形成另外一个二进制数。置LDA=0，LDB=1,连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个 T4上升沿，则将二进制数置入暂中，暂存器B 的值通过ALU 单元的B7,B0八位 LED 灯显示。改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置 ALU_B=0、LDA=0 LDB=0,然后按表1-1置 S3、S2、S1、S0和Cn 的数值，并观察数据总线 LED 显示灯显示的结果。 2、实验步骤: ⑴ ⑶ 查接线， ⑷ ① KK1、KK3置为’运行’档。打开电源开关，如果听到有’嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检直到错误排除。然后按动 CON 单元的用输入开关向暂存器 A 置数。拨动CON 单元的SD27,SD20数据开关， CLR 按钮，将运算器的 A 、B 和FC 、FZ 清零。形成用户指定的二进制数，数据显示亮为’1'，灭为‘ 0'。 ② 存器A （5） ① ② 存器B 置LDA=1, LDB=0连续按动时序单元的按图1-2连接实验电路，并检查无误。

移位运算器实验报告

移位运算器实验报告移位运算器实验报告移位运算器实验报告课程名称: 计算机组成原理姓名/学号: 实验名称: 算术逻辑运算专业: 软件工程班级: 软件工程班指导教师: 实验日期: 2011年 10月 26日实验成绩: 批阅教师签字: 第 1 页共 4 页移位运算器实验报告一、实验目的 , 验证移位控制的组合功能二、实验设备 , 1、TDN,CM，组成原理实验仪一台 , 2、导线若干三、实验原理 , 利用移位发生器(74LS299)、时序脉冲T4、信号控制使能端299-B、电平控制信号 AR及S0 S1 M控制其功能状态。如上图所示为移位控制电路.其中使用了一片74L

S299作为移位发生器,其8位输入/输出端可连接至内部总线。74LS299移位器的片选控制信号为299,B，在低电平时有效。T4为其控制脉冲信号，由“W/R UNIT”单元中的T4接至“STATE UNIT”单元中的单脉冲发生器KK2上而产生，S0、S1、M 作为移位控制信号。第 2 页共 4 页移位运算器实验报告四、实验内容 , 分别将理论值(每种位移进行三次)填入表中(初始值为5A),向299置数(置成5A

(01011010))。 , 设置S1、 S0、 M、299-B的状态，观察并记录移位结果(F、CY)。 F(三次移位结果) CY 299-B S1 S0 M 功能理论值实验值理论值实验值任意 0 0 0 保持 01011010 1 00101101 0 0 1 0 0 循环右移 10010110 1 01001011 0 10101101 0 带进位循环0 1 0 1 01010110 1 右移 10101011 0 10110100 0 0 0 1 0 循环左移 01101001 1 11010010 0 10110101 0 带进位循环0 0 1 1 01101010 1 左移 11010101 0 任意 1 1 任意装数 01011010 1 实验步骤: 1. 仔细查线无误后，接通电源。 2. 向移位寄存器装数。 <1> 拨动输入开关形成任意二进制数(注意形成的数据要能明显区分各位)。 <2> 使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0，打开数据输入三态门。 <3> 使S0=1、S1=1，并按动微动开关KK2，则将二进制数装入移位寄存器。 <4> 使SW-B=1，关闭数据输入三态门。 3. 移位运算操作。参照“移位控制电路功能表”的内容，先将S1、S0和299-B置为 0、0和0，检查移位寄存器单元装入的数是否正确，然后通过改变S0、S1、M 的状态，并按动微动开关KK2，观察移位的结果。第 3 页共 4 页

实验二脱机运算器实验

计算机学院软件工程专业 < >班学号：姓名协作者教师评定实验题目脱机运算器实验一、实验目的： 1、深入了解AM2901运算器的功能与具体用法； 2、深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识二、实验设备与器材： TEC-XP+教学实验系统三、实验说明和原理：脱机运算器实验，是指让运算器从数学计算机整机中脱离出来，此时，他的全部控制与操作均需通过两个12位的卫星开关来完成，这就谈不上执行指令，只能通过开关，案件控制数学机的运算器完成指定的运算功能，并通过指示灯观察运算器结果。下面先把前边几讲过的，与该实验直接有关的结论性内容汇总如下。 1、12位微型开关的具体控制功能分配如下： A口，B口地址：送给AM2901器件用于选择源与目的操作数的寄存器编号： I8-I0：选择操作数来源，运算操作功能，选择操作数处理结果和运算器输出内容的3组3位的控制码： SCI、SSH和SST：用于确定运算器最低位的进位输入，移位信号的入/出和怎样处理AM2901产生的状态标志位的结果。 2、开关位置说明：做脱机运算器实验时，要用到提供24位控制信号的微动开关和提供16位数据的拔动开关。微动开关是红色的，一共有三个，一个微动开关可以提供12位的控制信号，三个开关分别标有SW1 micro switch1和SW2 micro switch和SW3 micro switch，他们所对应的控制信号见下表；数据开关是黑色的，左边的标有SWH的是高8位：右边的标有SWL的是低8位。微动开关与控制信号对应关系见表：微动开关与控制信号对应关系表 SW1 Micro switch SW2 Micro switch SW3 Micro switch T3-T0 REQ/MIO/WE I2-I0 I8-I7 I6-I3 B PORT A PORT SST SSH SCI DC2 DC1

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。

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。

运算器组成实验

实验二运算器组成实验 1．算术逻辑运算实验一．实验目的 1．了解简单运算器的数据传输通路。 2．验证运算功能发生器的组合功能。 3．掌握算术逻辑运算加、减、与的工作原理。 4．验证实验台运算的8位加、减、与、直通功能。 5．按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。二．实验内容 1．实验原理算术逻辑单元ALU 的数据通路如图2-1所示。其中运算器ALU181根据74LS181的功能用VHDL 硬件描述语言编辑而成，构成8位字长的ALU 。参加运算的两个8位数据分别为A[7..0]和B[7..0]，运算模式由S[3..0]的16种组合决定，而S[3..0]的值由4位2进制计数器LPM_COUNTER 产生，计数时钟是Sclk （图2-1）；此外，设M=0，选择算术运算，M=1为逻辑运算，C N 为低位的进位位；F[7..0]为输出结果，C O 为运算后的输出进位位。两个8位数据由总线IN[7..0]分别通过两个电平锁存器74373锁入，ALU 功能如表2-1所示。表2-1 ALU181的运算功能选择端高电平作用数据 S3 S2 S1 S0 M=H M=L 算术操作逻辑功能 Cn=L （无进位） Cn=H （有进位） 0 0 0 0 A F = A F = 1加A F = 0 0 0 1 B A F += B A F += )(B A F +=加1 0 0 1 0 B A F = B A F += B A F +=+1 0 0 1 1 0=F =F 减1（2的补码） 0=F 0 1 0 0 AB F = B A A F 加= B A A F 加=加1 0 1 0 1 B F = )(B A F +=加B A )(B A F +=加B A +1 0 1 1 0 B A F ⊕= B A F 减= 1减减B A F = 0 1 1 1 B A F = B A F += 1)(减B A F += 1 0 0 0 B A F += AB A F 加= AB A F 加=加1 1 0 0 1 B A F ⊕= B A F 加= B A F 加=加1 1 0 1 0 B F = AB B A F ）加（+= AB B A F 加)(+=加1 1 0 1 1 AB F = AB F = 1减AB F = 1 1 0 0 1=F A A F 加=* 1加加A A F = 1 1 0 1 B A F += A B A F ）加（+= A B A F ）加（+=加1 1 1 1 0 B A F += A B A F ）加（+= A B A F ）加（+=加1 1 1 1 1 A F = A F = 1减A F = 注1、* 表示每一位都移至下一更高有效位, “+”是逻辑或，“加”是算术加注2、在借位减法表达上，表2-1与标准的74181的真值表略有不同。三．实验步骤（1）设计ALU 元件在Quartus II 环境下，用文本输入编辑器Text Editor 输入ALU181.VHD 算术逻辑单元文件，编译VHDL 文件，并将ALU181.VHD 文件制作成一个可调用的原理图元件。（2）以原理图方式建立顶层文件工程

移位寄存器实验报告

移位寄存器实验报告姓名：陈素学号：3120100621 专业：软件工程课程名称：逻辑与计算机设计基础实验同组学生姓名：张闻实验时间：y yyy-mm-dd 实验地点：紫金港东4-509 指导老师：一、实验目的和要求掌握移位寄存器的工作原理及设计方法掌握串、并数据转换的概念与方法了解序列信号在CPU控制器设计中的应用二、实验内容和原理 2.1 实验原理带并行置入的移位寄存器移位寄存器：每来一个时钟脉冲，寄存器中的数据按顺序向左或向右移动一位必须采用主从触发器或边沿触发器不能采用电平触发器数据移动方式：左移、右移数据输入输出方式串行输入，串行输出串行输入，并行输出并行输入，串行输出串行输入的移位寄存器使用D触发器，可构成串行输入的移位寄存器 2.2 标题 <正文>

带并行输入的右移移位寄存器数据输入移位寄存器的方式：串行输入、并行输入带并行输入的8位右移移位寄存器 module shift_reg(clk, S, s_in, p_in, Q); input wire clk, S, s_in; input wire [7:0] p_in; output wire [7:0] Q; wire [7:0] D; wire nS; FD FDQ0(.C(clk), .D(D[0]), .Q(Q[0])), FDQ1(.C(clk), .D(D[1]), .Q(Q[1])), FDQ2(.C(clk), .D(D[2]), .Q(Q[2])), FDQ3(.C(clk), .D(D[3]), .Q(Q[3])), FDQ4(.C(clk), .D(D[4]), .Q(Q[4])), FDQ5(.C(clk), .D(D[5]), .Q(Q[5])), FDQ6(.C(clk), .D(D[6]), .Q(Q[6])), FDQ7(.C(clk), .D(D[7]), .Q(Q[7])); OR2 D0_L(.I0(L_0), .I1(R_0), .O(D[0])), D1_L(.I0(L_1), .I1(R_1), .O(D[1])), D2_L(.I0(L_2), .I1(R_2), .O(D[2])), D3_L(.I0(L_3), .I1(R_3), .O(D[3])), D4_L(.I0(L_4), .I1(R_4), .O(D[4])), 串行输入 S

实验二 运算器移位运算实验