计算机组成原理数据通路实验报告
计算机组成原理实验报告 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 3.深刻理解运算器的控制信号 二、实验设备 PC机一台、TD-CMA实验系统一套 三、实验原理 1.(思考题)运算器的组成包括算数逻辑运算单元ALU、浮点运算单元FPU、通用寄存器组、专用寄存器组。 ①算术逻辑运算单元ALU ALU主要完成对二进制数据的定点算术运算、逻辑运算以及移位操作。在某些CPU中还有专门用于处理移位操作的移位器。 通常ALU由两个输入端和一个输出端。整数单元有时也称为IEU。我们通常所说的“CPU是XX位的”就是指ALU所能处理的数据的位数。 ②浮点运算单元FPU FPU主要负责浮点运算和高精度整数运算。有些FPU还具有向量运算的功能，另外一些则有专门的向量处理单元。 ③通用寄存器组 通用寄存器组是一组最快的存储器，用来保存参加运算的操作数和中间结果。 ④专用寄存器 专用寄存器通常是一些状态寄存器，不能通过程序改变，由CPU自己控制，表明某种状态。 而运算器内部有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，逻辑运算部件由逻辑门构成，而后面又有专门的算术运算部件设计实验。 下图为运算器内部原理构造图 2.运算器的控制信号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。下图为ALU和外围电路的连接。图中的小方框代表排针座。 在运算器的工作过程中，S3S2S1S0和CN为控制信号，FC为进位标志，FZ为运算器零标志。运算器的逻辑功能见下表，表中功能栏的FC、FZ表示当前运算会影响到该标志。 运算器功能的选择： 如图在表中，可以通过调整S3S2S1S0和CN的值来改变运算类型，功能如上图所示，不同的S3S2S1S0和CN的值对应不同的运算类型和结果。 CON单元的数据开关控制数据的形成。 运算器的数据通路： 以下为数据通路图 运算器的各组成部件的控制信号的作用: LDA和LDB控制存入数据的位置 SD27到SD20通过开和关两个状态控制输入数据 而S3S2S1S0和Cn控制运算的类型 四、实验内容 (1)按图1-1-5连接实验电路，并检查无误。图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。 计算机组成原理实验报告 数据通路实验 学生院系：计算机科学与技术0907班学生姓名：学生学号： 一、实验目的 1、由运算器实验与存储器实验原理的基础上，掌握组成计算机的数据通路，熟悉地址和数据在道路上的传输。 2、要求运算结果能够回写到存储器里存储并读出显示。3、了解怎样将运算器和存储器两个模块连接起来。4、地址设计为4位，数据设计为8位。 5、能够对运算的结果进行一位或多位移位处理，并再次参加运算 二．实验设备及器件 JZYL—Ⅱ型计算机组成原理教学实验仪一台；芯片：74LSl81：运算器芯片 74LS373：八D锁存器74LS244：数据开关74LSl61：同步4位计数器6116存储器或2114存储器 2片3~4片2片1片1~2片 三、实验任务 自己设计一个电路和利用实验参考电路进行实验，实验要求先将多个运算数据事先存入存储器中，再由地址选中，选择不同的运算指令，进行运算，并将结果显示，还可以进行连续运算和移位，最后将最终结果回写入存储器中。 复习前两个实验电路中各个信号的含义和作用，重点是运算与存储器之间的数据通路。 四．实验电路 1.自己设计电路：可以自由设计，位数任意。 2.给出的参考电路：(按8位设计)数据通路参考电路分别如图和所示。 五．实验要求及步骤 1、实验前的准备 1)复习有关运算器和存储器的内容：复习《计算机组成原理》中有关数据通路的章节内容。对数据通路的构成、数据在数据通路中的流动及控制方法有基本的了解。 2)熟悉电路中各部分的关系及信号间的逻辑关系 3)参考芯片手册，自己设计实验电路，画出芯片间管脚的连线图，标上引脚号，节省实验的时间。 4)对所设计的电路进行检查，重点是检查能否控制数据在电路中不同部件之间的传输。 2、实验步骤 实验可按照自己设计的电路或参考电路按照搭积木的方式进行。先完成运算器的数据通路部分，在运算器部分能够正确完成各类运算的基础上，再增加存储器通路，并能通过带三态控