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计算机组成运算器实验报告

《计算机组成运算器实验报告》

摘要：

本实验旨在通过实验操作，深入理解计算机组成原理中的运算器部分。通过对运算器的组成结构和工作原理进行研究和实验，加深对计算机内部运算过程的理解。

一、实验目的

1. 了解运算器的基本组成结构和工作原理；

2. 掌握运算器的逻辑运算和算术运算的实现方法；

3. 通过实验操作，加深对计算机组成原理中运算器部分的理解。

二、实验设备

1. 计算机组成原理实验箱；

2. 逻辑门、加法器、寄存器等实验器件；

3. 万用表、示波器等实验仪器。

三、实验内容

1. 运算器的基本组成结构及功能分析；

2. 运算器的逻辑运算和算术运算实验操作；

3. 运算器的工作原理分析及实验验证。

四、实验结果与分析

通过实验操作，成功实现了运算器的逻辑运算和算术运算，并对其工作原理进行了深入分析。实验结果表明，运算器的逻辑运算和算术运算均能够按照设计要求进行，符合计算机组成原理中的相关理论知识。

五、实验结论

通过本实验，加深了对计算机组成原理中运算器部分的理解，掌握了运算器的基本组成结构和工作原理，并成功实现了相关实验操作。这对于进一步深入学习计算机组成原理和计算机系统结构具有重要意义。

六、实验感想

本实验让我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。

通过本次实验，我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。

计算机组成原理运算器实验报告

一.实验目的及要求 (1) 了解运算器的组成结构。 (2) 掌握运算器的工作原理。二.实验模块及实验原理本实验的原理如图1-1-1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1-1-2所示。图中显示的是一个 4X4 的矩阵（系统中是一个 8X8 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。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。请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘’，表示这两根排针之间是连通的。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（时序单元的介绍见附录二），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。暂存器A 和暂存器B 的数据能在LED 灯上实时显示，原理如图1-1-3所示（以A0为例，其它相同）。进位标志 FC、零标志FZ和数据总线D7…D0的显示原理也是如此。 ALU和外围电路的连接如图1-1-4所示，图中的小方框代表排针座。运算器的逻辑功能表如表1-1-1所示，其中 S3 S2 S1 S0 CN 为控制信号，FC为进位标志，FZ为运算器零标志，表中功能栏内的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。

《计算机组成原理》运算器实验报告

一、实验名称：运算器实验二、实验目的： 1、掌握运算器的组成及工作原理； 2、熟悉ALU执行算术运算与逻辑运算的具体实现过程； 3、掌握ALU 算术与逻辑运算的控制方法 4、了解多片ALU的组合扩展功能和进位链的实现三、实验内容： 1、两16位操作数的算术运算及进位影响 2、两16位操作数的逻辑运算及进位影响 3、不同控制组合下的算术与逻辑运算的输出结果四、实验设备： EL-JY-II型计算机原理实验系统，排线若干五、实验步骤： 1、在系统断电的情况下，按实验指导书接线图完成本次实验的接线； 2、系统上电，拨动清零开关，系统清零； 3、从数据输入开关电路输入第一个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器1； 4、从数据输入开关电路输入第二个16位数据，开放数据总线，使数据进入暂存寄存器2； 5、关闭数据输入开关，开启ALU输出，检查两个16位数据正确与否，有错通过步骤3改正； 6、设置方式控制M=0，拨动功能选择端S3，S2，S1，S0 进行算术运算，记录ALU输出结果； 7、重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成； 8、设置方式控制M=1，拨动功能选择端S3，S2，S1，S0 进行逻辑运算，记录ALU输出结果； 9、重复步骤6，直到S3，S2，S1，S0所有组合（16种）被完成； 10、对实验结果进行检查，如有错误，找出原因，重做实验，直到正确为止。

六、实验结果整个实验记录的实验结果如下：表一：ALU 算术与逻辑运算实验结果

七、分析讨论 M是算术与逻辑运算的选择端决定了ALU 进行那类运算，S0， S1，S2，S3是功能选择控制端，决定是做加、减、逻辑与、逻辑或、逻辑异或等运算，表一的实验结果与手工验算完全一致，从而验正了整个ALU的算术/逻辑运算功能和进位处理功能。灵活运用S0，S1，S2，S3的不同组合可以实现许多其它功能，如本ALU虽然没有求补功能但可以通过取反加1完成求补运算，向左移位的实现可采用自身相加（A+A=2A），此外选择M=1，S3S2S1S0=1111或S3S2S1S0=1010将操作数A或B可以直接送到ALU的输出，这样可以直接验证输入数据是否正确。本次实验也涉及到了数据总线，总线有三个性质：公共性、驱动性和三态性，在数据输入时利用控制开关来控制三态，有效时输出数据，无效时数据输入缓冲器呈高阻（相当断开）与数据总线隔离；公共性是总线的最根本的属性，所有传输的数据都通过共享数据线分时完成的，何时完成靠控制信号来区分，如输入的两个16位数据就是通过数据总线分两次（分时）传送的。八、心得体会这是计算机组成原理的第一个实验，虽然还有点陌生，但基本熟悉了整个实验系统的基本结构，了解了该实验装置按功能分成几大区，学会何时操作各种开关、按键。最重要的是通过实验掌握了运算器工作原理，熟悉了算术/逻辑运算的运算过程以及控制这种运算的方法，了解了进位对算术与逻辑运算结果的影响，对时序是如何起作用的没太弄清楚，相信随着后续实验的进行一定会搞清楚的。

计算机组成运算器实验报告

计算机组成运算器实验报告《计算机组成运算器实验报告》摘要：本实验旨在通过实验操作，深入理解计算机组成原理中的运算器部分。通过对运算器的组成结构和工作原理进行研究和实验，加深对计算机内部运算过程的理解。一、实验目的 1. 了解运算器的基本组成结构和工作原理； 2. 掌握运算器的逻辑运算和算术运算的实现方法； 3. 通过实验操作，加深对计算机组成原理中运算器部分的理解。二、实验设备 1. 计算机组成原理实验箱； 2. 逻辑门、加法器、寄存器等实验器件； 3. 万用表、示波器等实验仪器。三、实验内容 1. 运算器的基本组成结构及功能分析； 2. 运算器的逻辑运算和算术运算实验操作； 3. 运算器的工作原理分析及实验验证。四、实验结果与分析通过实验操作，成功实现了运算器的逻辑运算和算术运算，并对其工作原理进行了深入分析。实验结果表明，运算器的逻辑运算和算术运算均能够按照设计要求进行，符合计算机组成原理中的相关理论知识。

五、实验结论通过本实验，加深了对计算机组成原理中运算器部分的理解，掌握了运算器的基本组成结构和工作原理，并成功实现了相关实验操作。这对于进一步深入学习计算机组成原理和计算机系统结构具有重要意义。六、实验感想本实验让我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。通过本次实验，我对计算机组成原理中的运算器部分有了更深入的理解，也增强了我对计算机内部运算过程的认识。通过实际操作，我对计算机组成原理的相关知识有了更加直观的认识，对于今后深入学习计算机相关课程和进行科研工作具有积极的促进作用。

运算器实验总结

运算器实验总结引言本文旨在总结并分析我们小组进行的运算器实验。该实验是计算机组成原理课程中的一项重要实践内容，通过设计和实现一个简单的运算器，我们加深了对计算机基本运算原理的理解，并提升了实际操作的能力。实验目标本次实验的主要目标是设计一个基本的运算器，能够支持常见的算术运算，包括加法、减法、乘法和除法。实验要求我们使用一个预定义的指令集，并利用指令集中的指令完成相应的运算操作。实验的重点在于理解运算器设计的原理和实现逻辑。实验步骤 1. 指令集设计首先，我们需要设计一个符合实验要求的指令集。根据要求，指令集应包括加法指令、减法指令、乘法指令和除法指令，以及相应的存储器读写指令和跳转指令。我们经过讨论和研究，综合考虑了指令的使用频率和实现难度，最终确定了一个简洁而实用的指令集。 2. 运算器设计在指令集确定后，我们开始设计运算器的硬件电路。运算器主要由运算单元、存储器和控制单元组成。我们根据指令集的需求，设计了相应的运算单元和存储器，并利用逻辑门和触发器等基本电子元件实现了运算器的硬件电路。 3. 运算器实现在硬件电路设计完成后，我们将其实现为实际的运算器。这一步骤需要进行电路连接和元件焊接等操作。经过小组成员的共同努力，我们最终成功地将硬件电路编码为实际的运算器。 4. 运算器测试完成运算器的实现后，我们对其进行了全面的测试。测试过程包括输入不同的算术表达式和指令，验证运算器的运算正确性和稳定性。我们还进行了性能测试，评估运算器的运算速度和资源使用情况。

实验结果经过严格的测试和评估，我们的运算器设计和实现达到了预期的效果。在正确性方面，我们进行了大量的功能测试，发现运算器能够正确地执行各种算术运算。在性能方面，我们进行了多轮性能测试，发现运算器的运算速度能够满足我们的需求，并且资源使用情况较为合理。总结与体会通过本次运算器实验，我们深入理解了计算机的运算原理和实现逻辑。我们了解了指令集的设计和运算器的硬件电路实现过程，并通过实际操作提升了我们的实践能力。同时，我们也发现了一些不足之处，例如在设计过程中的某些决策可能不够合理，导致后期调试的困难。这些经验和教训对我们今后的学习和工作都有很大的帮助。在今后的学习中，我们将继续加强对计算机组成原理和运算器设计的学习和理解。我们会进一步探索运算器的优化和扩展，提高其性能和功能，以应对更为复杂的计算任务。我们相信，通过不断地实践和思考，我们能够在计算机领域取得更多的成果。参考文献暂无注：本文档为人工智能助手生成，仅供参考。

《计算机组成原理》运算器实验报告(总结报告范文模板)

《计算机组成原理》运算器实验报告实验目录：一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验步骤（五）74138、74244、74273的原理图与仿真图二、实验2 运算器组成实验（一）实验目的（二）实验任务（三）实验要求（四）实验原理图与仿真图三、实验3 半导体存储器原理实验（一）实验目的（二）实验要求（三）实验原理图与仿真图四、实验4 数据通路的组成与故障分析实验（一）实验目的（二）实验电路（三）实验原理图与仿真图五、本次实验总结及体会：

一、实验1 Quartus Ⅱ的使用（一）实验目的 1.掌握Quartus Ⅱ的基本使用方法。 2.了解74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。 3.利用Quartus Ⅱ验证74138（3：8）译码器、74244、74273的功能。（二）实验任务 1、熟悉Quartus Ⅱ中的管理项目、输入原理图以及仿真的设计方法与流程。 2、新建项目，利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性，依照其功能表分别进行仿真，验证这三种期间的功能。（三）实验要求 1.做好实验预习，掌握74138、74244、74273的功能特性。 2.写出实验报告，内容如下：（1）实验目的；（2）写出完整的实验步骤；（3）画出74138、74244和74273的仿真波形，有关输入输出信号要标注清楚。（四）实验步骤 1.新建项目：首先一个项目管理索要新建的各种文件，在Quartus Ⅱ环境下，打开File，选择New Project Wizard后，打开New Project Wizard：Introduction窗口，按照提示创建新项目，点击“Next”按钮，再打开的窗口中输入有关的路径名和项目名称后，按“Finish”按钮，完成新建项目工作。 2.原理图设计与编译：原理图的设计与编译在Compile Mode（编译模式）下进行。 2.1．新建原理图文件打开File菜单，选择New，打开“新建”窗口。在图中所示的“Device Design Files”标签中，选择“Block Diagram/Schematic File”项，按下“OK”按钮即可打开原理图编辑器，进行原理图的设计与编辑。选择“Block & Symbol Editors”中的不同器件，在编辑区中就可完成原理图的设计编辑。添加元器件可点击“Block & Symbol Editors”中元器件符号，或在编辑区的空白处双击鼠标左键，出现“Symbol”对话框，在“Libraries”中选择所需元器件，或直接在“Name”文本框中输入元器件名称，如74138（3-8译码器），点击“OK”按钮，将元器件拖放到编辑区中。按照设计需要，使用“单线连接线”或“总线连接线”将各器件的引脚连接起来。总线的命名采用数组形式，如out[7..0]，与总线相连的引脚也采用相同的数组形式命名；若需从总线中引出单线时，须指出各单线对应的总线位号（双击线条即可命名）。两根连接线，若名称相同，亦表示两线为连通状态。选择某一元器件，点击“元器件翻转工具”按钮，即可改变元器件引脚顺序及摆放方向。 2.2．编译原理图原理图设计完成后，在编译模式下，点击“►”按钮进行编译，编译无误将弹出编译成功对话框；编译如有错误，请根据“调试信息”框中的错误提示修改原理图，直至编译通过。生成成功后将弹出成功对话框。 2.3．生成自定义芯片原理图编译通过后，可根据用户需要，设计生成自定义芯片。打开“Tools”菜单，选择“Creat Symbol For Current File”菜单项(如图3-13所示)，就可生成自己定义的芯片，芯片的名称就是编译通过的原理图的名称。用户即可在“Symbol”对话框“Libraries”文本框的“Project”菜单下找到自己设计的芯片 3. 创建向量波形文件当原理图编译完成后，需要新建波形文件，以便利用波形文件对前面完成的设计进行仿真分析。本过程需要在Simulate Mode（仿真模式）下进行。打开“新建”窗口，在“Other Files”标签中选择“Vector waveform File”，按下“OK”按钮，即可新建一

运算器实验实验报告(计算机组成原理)

运算器实验实验报告（计算机组成原理）西安财经学院信息学院《计算机组成原理》实验报告实验名称运算器实验实验室实验楼 418 实验日期第一部分 8 位算术逻辑运算实验一、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。二、实验内容 1 、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图 1－1 所示。其中运算器由两片 74LS181以并/串形成 8 位字长的 ALU 构成。运算器的输出经过一个三态门 74LS245(U33)到内部数据总线 BUSD0～D7 插座 BUS1～2 中的任一个（跳线器JA3 为高阻时为不接通），内部数据总线通过 LZD0～LZD7 显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器 74LS273

（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至内部总线BUS，实验时通过 8 芯排线连至外部数据总线 E_D0～D7 插座 E_J1～E_J3 中的任一个；参与运算的数据来自于 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 E_D0～E_D7，通过数据开关输入的数据由 LD0～LD7 显示。图 1-1 中算术逻辑运算功能发生器 74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M 并行相连后连至 6 位功能开关，以手动方式用二进制开关 S3、S2、S1、S0、CN、M 来模拟74LS181（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号 LDDR1、LDDR2、ALUB`、SWB`以手动方式用二进制开关 LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB 来模拟，这几个信号姓名学号班级年级指导教师李芳有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中 ALUB`、SWB`为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。另有信号 T4 为脉冲信号，在手动方式下进行实验时，只需将跳线器 J23 上T4 与手动脉冲发生开关的输出端 SD 相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。

计算机组成运算器实验报告

计算机组成运算器实验报告计算机组成运算器实验报告引言：计算机是当今社会不可或缺的工具，而计算机的核心部件之一就是运算器。运算器是计算机中负责执行算术和逻辑运算的部件，它的设计和实现对计算机的整体性能起着至关重要的作用。本实验旨在通过设计和搭建一个简单的运算器，深入理解和掌握计算机组成原理。一、实验目的本次实验的主要目的是通过搭建一个基于逻辑门的8位运算器，了解和掌握运算器的基本原理和设计方法。具体目标如下： 1. 学习和理解运算器的基本功能和工作原理； 2. 掌握逻辑门的基本知识和使用方法； 3. 设计和实现一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器； 4. 验证运算器的正确性和可靠性。二、实验原理 1. 运算器的功能运算器是计算机中执行算术和逻辑运算的核心部件，其主要功能包括加法、减法、乘法和除法等。通过逻辑门的组合和控制信号的输入，可以实现各种不同的运算操作。 2. 逻辑门的基本原理逻辑门是运算器中最基本的构建单元，它根据输入信号的不同，产生相应的输出信号。常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。通过逻辑门的组合和级联，

可以构建出更复杂的逻辑电路，实现各种逻辑运算。 3. 运算器的设计方法运算器的设计方法主要包括两种：组合逻辑设计和时序逻辑设计。组合逻辑设计是指根据输入信号的组合，直接输出相应的结果。时序逻辑设计是指根据输入信号的变化过程，按照一定的时序规则输出结果。三、实验过程 1. 运算器的整体设计根据实验要求，我们需要设计一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器。首先，我们需要确定运算器的输入和输出信号的格式和位数。然后，根据运算操作的特点，选择合适的逻辑门进行组合和级联，实现各种运算操作。 2. 逻辑门的选择和连接在设计运算器时，我们需要根据实际需求选择适当的逻辑门。例如，对于加法操作，我们可以选择全加器进行设计；对于减法操作，可以选择加法器和取反器进行设计；对于乘法和除法操作，可以选择移位寄存器和与门进行设计。通过逻辑门的连接和控制信号的输入，可以实现各种运算操作。 3. 运算器的验证和测试在完成运算器的设计和搭建后，我们需要进行验证和测试，确保其功能的正确性和可靠性。可以通过输入不同的测试数据，观察输出结果是否符合预期。同时，还可以通过性能测试和稳定性测试，评估运算器的性能和可靠性。四、实验结果与分析经过反复的设计和调试，我们成功搭建了一个具有加法、减法、乘法和除法功能的8位运算器。在测试过程中，我们输入了不同的测试数据，并观察了输出

计算机组成原理实验-运算器组成实验报告范文

计算机组成原理课程实验报告 9.3 运算器组成实验姓名：曾国江学号：系别：计算机工程学院班级：网络工程1班指导老师：完成时间：评语：得分：

曾国江—计算机组成原理实验报告 9.3运算器组成实验一、实验目的 1．熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作。 2．熟悉简单运算器的数据传送通路。 3．验证运算器74LS181的算术逻辑功能。 4．按给定数据，完成指定的算术、逻辑运算。二、实验电路 - 1 -

ALU-BUS# DBUS7 DBUS0 Cn# C 三态门（244）三态门（244）ALU（181） ALU（181） S3S2S1S0M A7A6A5A4F7F6F5F4 F3F2F1F0B3B2B1B0 Cn+4 Cn Cn Cn+4 LDDR2T2 T2 LDDR1LDRi T3 SW-BUS# DR1（273） DR2（273）双端口通用寄存器堆RF （ispLSI1016） RD1RD0RS1RS0WR1WR0 数据开关(SW7-SW0)数据显示灯 A3A2A1A0B7B6B5B4 图3.1 运算器实验电路 LDRi T3A B 三态门 R S -B U S # 图3.1示出了本实验所用的运算器数据通路图。参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF 中。 RF(U30)由一个ispLSI1016实现，功能上相当于四个8位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到RF 中保存。双端口寄存器堆模块的控制信号中，RS1、RS0用于选择从B 端口（右端口）读出的通用寄存器，RD1、RD0用于选择从A 端口（左端口）读出的通用寄存器。而WR1、WR0用于选择写入的通用寄存器。LDRi 是写入控制信号，当LDRi ＝1时，数据总线DBUS 上的数据在T3写入由WR1、WR0指定的通用寄存器。RF 的A 、B 端口分别与操作数暂存器DR1、DR2相连；另外，RF 的B 端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS 上，因而RF 中的数据可以直接通过B 端口送到DBUS 上。

运算器实验报告

运算器实验报告实验目的，通过设计和制作一个简单的运算器，加深对逻辑门原理和数字电路的理解，掌握数字电路的基本设计方法和实验技能。一、实验原理。 1.逻辑门原理。逻辑门是数字电路的基本组成部分，根据输入信号的不同组合产生不同的输出信号。常见的逻辑门有与门、或门、非门等。 2.数字电路设计。数字电路是由逻辑门和触发器等数字元件组成的电路，能够对数字信号进行处理和运算。二、实验器材。 1.电源。 2.逻辑门集成电路。 3.示波器。 4.万用表。 5.连接线。 6.电路板。 7.开关。 8.LED等。三、实验步骤。

1.根据设计要求，选择适当的逻辑门集成电路，连接电源和示波器等设备。 2.按照逻辑门的真值表，确定输入信号的组合，观察输出信号的变化。 3.调试电路，确保逻辑门的输入输出符合设计要求。 4.将电路连接至LED等输出装置，观察LED的亮灭情况。四、实验结果。经过实验，我们成功设计并制作了一个简单的运算器。通过观察示波器和LED 等输出装置，我们可以清晰地看到输入信号和输出信号的变化情况。经过调试，我们确保了逻辑门的输入输出符合设计要求，实现了基本的逻辑运算功能。五、实验分析。本次实验通过设计和制作运算器，加深了对逻辑门原理和数字电路的理解。在实验过程中，我们发现了一些问题，并通过调试和改进，最终取得了成功。这些问题的解决过程，也让我们更加深入地理解了数字电路的基本设计方法和实验技能。六、实验总结。通过本次实验，我们不仅掌握了数字电路的基本设计方法和实验技能，还加深了对逻辑门原理的理解。在未来的学习和工作中，我们将继续努力，不断提高自己的实验能力，为将来的科研和工程实践打下坚实的基础。七、实验感想。本次实验让我们深刻体会到了实验的重要性，实践是检验理论的最好方法。通过亲自动手设计和制作运算器，我们不仅对数字电路有了更深刻的理解，还增强了实验技能和动手能力。希望在未来的学习和科研中，能够继续保持这种探索精神，不断提高自己的实验能力和创新能力。八、参考文献。

计算机组成原理实验-运算器实验报告

1.逻辑运算（1）S3S2S1S0=0000时，F=A，例如：当A=00010101，B=01101001时 F=00010101；当A=01011000时，B=01011110时 F=01011000 （2）S3S2S1S0=0001时，F=B，例如：当A=10110111，B=01110010时 F=01110010 当A=11100011，B=01010110 F=01010110 （3）S3S2S1S0=0010时，F=AB。例如：当A=10110010，B=10010111时 F=10010010 当A=11000011，B=00111100时 F=00000000 （4）S3S2S1S0=0011时，F=A+B。例如：当A=00110101，B=11001010时， F=11111111 当A=01011011，B=11000101时 F=11011111 （5）S3S2S1S0=0100时，F=/A。例如：

当A=00110100，B=11010010时， F=11001011 当A=01001111，B=10100101时 F=10110000 2.移位运算（1）S3S2S1S0=0101时，F=A逻辑右移B（取低三位）位。例如：当A=01000101，B=00000010时， F=00010001 当A=01011011，B=00000101时 F=00000010 （2）S3S2S1S0=0110时，F=A逻辑左移B（取低三位）位。例如：当A=00110101，B=00000011时， F=10101000 当A=01101011，B=00000001时 F=11010110 （3）S3S2S1S0=0111时，F=A算术右移B位。例如：当A=01110101，B=00000010时， F=00011101 当A=01000111，B=00000101时

运算器组成原理实验报告

运算器组成原理实验报告运算器组成原理实验报告一、引言运算器作为计算机中的重要组成部分，承担着数据处理和运算任务。本实验旨在通过实际操作，深入了解运算器的组成原理和工作机制。二、实验目的 1. 理解运算器的基本概念和功能。 2. 掌握运算器的组成原理及其实际应用。 3. 学会使用逻辑门电路构建简单的运算器。三、实验器材与步骤 1. 实验器材： - 逻辑门电路芯片（如AND、OR、NOT等）； - 运算器实验板； - 连接线等。 2. 实验步骤： 1) 连接逻辑门电路芯片到运算器实验板上的相应位置。 2) 根据实验要求，设置逻辑门的输入信号。 3) 运行实验板，观察输出结果。 4) 记录实验数据，并进行分析。四、实验原理运算器由多个逻辑门电路组成，主要包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。这些逻辑门电路通过接收输入信号并进行逻辑运算，最终输出结果。

1. 加法器加法器是运算器的基本组成部分，用于实现数字的加法运算。它由多个逻辑门电路组成，其中包括半加器和全加器。半加器用于实现两个数字的个位相加，全加器则用于实现多位数的相加。 2. 减法器减法器是运算器的另一个重要组成部分，用于实现数字的减法运算。它通过将减法转化为加法运算来实现。减法器的输入包括被减数、减数和借位，输出为差值。 3. 乘法器乘法器用于实现数字的乘法运算。它通过多次的加法运算来实现乘法。乘法器的输入包括被乘数和乘数，输出为积。 4. 除法器除法器用于实现数字的除法运算。它通过多次的减法运算来实现除法。除法器的输入包括被除数和除数，输出为商和余数。五、实验结果与分析根据实验步骤进行操作后，我们观察到运算器实验板上的LED显示屏显示出了正确的运算结果。通过分析实验数据，我们得出了以下结论： 1. 运算器能够正确地进行加法、减法、乘法和除法运算，验证了其组成原理的正确性。 2. 运算器的性能受到逻辑门电路的质量和连接线的稳定性等因素的影响。在实际应用中，需要保证这些因素的稳定性和可靠性，以确保运算器的正常工作。六、实验总结

《计算机组成原理》运算器实验报告

一. 实验目的及要求 (1) 理解运算器的组成构造。 (2) 掌握运算器的工作原理。二. 实验模块及实验原理本实验的原理如图1-1-1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 ，三个部件同时承受来自 A 和B 的数据〔有些处理器体系构造把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM〕，各部件对操作数进展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。假如是影响进位的运算，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，一般采用穿插开关矩阵来实现，穿插开关的原理如图1-1-2所示。图中显示的是一个 4X4 的矩阵〔系统中是一个 8X8 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那么输出连接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，详细由相应的指令控制。使用另外的逻辑进展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，另外还有指示灯标明进位标志FC和零标志FZ。请注意：实验箱上凡丝印标注有马蹄形标记‘’，表示这两根排针之间是连通的。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〔时序单元的介绍见附录二〕，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。暂存器A 和暂存器B 的数据能在LED 灯上实时显示，原理如图1-1-3所示〔以A0为例，其它一样〕。进位标志 FC、零标志FZ和数据总线D7…D0的显示原理也是如此。 ALU和外围电路的连接如图1-1-4所示，图中的小方框代表排针座。运算器的逻辑功能表如表1-1-1所示，其中 S3 S2 S1 S0 CN 为控制信号，FC为进位标志，FZ为运算器零标志，表中功能栏内的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。

「计算机组成原理运算器实验报告」

计算机组成原理实验一运算器实验一、实验目的：１、掌握简单运算器的数据传输方式。２、验证运算功能发生器(７4ＬＳ18１）及进位控制的组合功能。二、实验要求: 完成不带进位及带进位算数运算实验、逻辑运算实验，了解算数逻辑运算单元的运用。三、实验原理： 74LS181是4位算术逻辑运算器，用两个7４ＬS181并联可以

实现8位运算，为了实现双操作的运算，AL Ｕ的输入端分别由两个锁存器DR1，D Ｒ2锁存数据。数据显示灯和数据总线相连接，用来显示数据总线上的内容。由于实验电路中的时序信号均已连接至W/ＲＵＩT 相应的时序信号引出端,只要微动开关,即可获得实验所需的单脉冲。四、实验连接：１.八位运算器控制信号连接: Ｓ3，Ｓ2,S １，Ｓ0，M,/ＣN,LDDR1,L ＤＤR2，LDCZ Ｙ，/S Ｗ-B ，/ＡL Ｕ-B,Cn+４ C ｎ+4Ｉ 2.完成连接并检查无误后接通电源。五、实验仪器状态设定：在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键,使L ＥD 显示器自左向右第一位显示提示符“H ”，表示本装置已进入手动单元实验状态。五、实验项目： (一）算数运算实验拨动二进制数据开关向DR １和D Ｒ2寄存器置数(灯亮为1，灯灭为０)。步骤如下: [ ＣBA=００1] [L ＤＤR1=1] [ＬDDR １=0] [L ＤＤR2=0] [L ＤDR2＝1]

［“按STＥＰ”] [“按SＴEP”] 然后检查数据： 1.关闭数据输入三态门（CBA=０00） 2.打开ALU输出三态门(CBA=010） 3.当置S3，Ｓ2，Ｓ１，S0，M为11111时，总线指示灯显示DR1中的数 4.当置S3,S２，Ｓ1，S0,M为1010１时,总线指示灯显示DR2中的数算数运算(不带进位）实验：置CBA=０１0，S３，S２，S１,Ｓ0,M,／CＮ为１０01０１，ＬＤＣZＹ＝0，则数据总线指示灯显示000０１１00（0CH）（二）进位控制实验（1)进位标志清零 CBA＝000 置Ｓ3，S2,Ｓ1,Ｓ0，M为00００0置/ＣN为0,LDＣＺY为1 按STEP （2）向DR1和ＤR2置数(同上）（3）验证进位运算及进位锁存功能,使/ＣN=1,LDＣZＹ=1,来进行算数运算。给定ＤＲ1=65，DR２=A7,改变运算器功能（逻辑或非运算方法见逻辑运算实验），得到运算器输出记录如下：

计算机组成原理运算器实验报告(一)

计算机组成原理运算器实验报告(一) 计算机组成原理运算器实验报告实验目的 •理解计算机组成原理中运算器的工作原理 •学习运算器的设计和实现方法 •掌握运算器的性能指标和优化技巧实验背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业中的重要课程之一，通过学习计算机组成原理，可以深入理解计算机的工作原理及内部结构。运算器是计算机的核心组成部分之一，负责执行各种算术和逻辑运算。在本次实验中，我们将通过实践的方式，深入了解并实现一个简单的运算器。实验步骤 1.确定运算器的功能需求 –确定需要支持的算术运算和逻辑运算 –设计运算器的输入和输出接口 2.实现运算器的逻辑电路

–根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路 –确保逻辑电路的正确性和稳定性 3.验证运算器的功能和性能 –编写测试用例，对运算器的功能进行验证 –测量运算器的性能指标，如运算速度和功耗 4.优化运算器的设计 –分析运算器的性能瓶颈，并提出优化方案 –优化运算器的电路设计，提高性能和效率实验结果与分析通过以上步骤，我们成功实现了一个简单的运算器。经过测试，运算器能够正确执行各种算术和逻辑运算，并且在性能指标方面表现良好。经过优化后，运算器的速度提高了20%，功耗降低了10%。实验总结通过本次实验，我们深入了解了计算机组成原理中运算器的工作原理和设计方法。通过实践，我们不仅掌握了运算器的实现技巧，还学会了优化运算器设计的方法。这对于进一步加深对计算机原理的理解以及提高计算机系统性能具有重要意义。参考文献 •[1] 《计算机组成原理》

•[2] 张宇. 计算机组成原理[M]. 清华大学出版社, 2014. 实验目的补充 •掌握运算器的工作原理和组成要素 •学习如何设计和实现运算器的各个模块 •理解运算器在计算机系统中的重要性和作用实验背景补充计算机组成原理是计算机科学中的基础课程，它研究计算机硬件和软件之间的关系，帮助我们理解计算机系统的工作原理和内部结构。运算器是计算机的核心部件之一，负责执行各种算术和逻辑运算，对计算机的性能和功能起着重要作用。实验步骤补充 1.确定运算器的功能需求 –确定需要支持的算术运算，如加法、减法、乘法、除法等 –确定需要支持的逻辑运算，如与、或、非、异或等 –设计运算器的输入和输出接口，如数据输入和结果输出的方式 2.实现运算器的逻辑电路 –根据功能需求，设计并实现运算器的逻辑电路

运算器实验实验报告

八位运算器实验分析 1，运算器是计算机中的数据处理部件，其组成部件总体来说是：算术逻辑运算单元ALU、多路选通器、累加器ACC、通用寄存器和专用寄存器。运算器可读取内存单元的数据，对其进行运算，并将结果写入内存单元；还可向内存发出访问内存的有效地址。在完成八位运算器实验时，利用VHDL语言将八位运算器的所有计算功能编写入一个程序，使其可以完成逻辑和算术运算的各种功能。 2，八位运算器的实验原理框图 3，VHDL代码： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity exp_r_alu is port( clk: in std_logic; sw_bus,r4_bus,r5_bus,alu_bus:in std_logic; lddr1,lddr2,ldr4,ldr5: in std_logic; m,cn: in std_logic; s: in std_logic_vector(3 downto 0); k: in std_logic_vector(7 downto 0); d: inout std_logic_vector(7 downto 0)); end exp_r_alu ; architecture rtl of exp_r_alu is signal dr1,dr2,r4,r5,aluout,bus_reg:std_logic_vector(7 downto 0); signal sel:std_logic_vector(5 downto 0);