計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告范文

　　實(shí)驗(yàn)一 基本運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

　　一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

　　1. 了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)

　　2. 掌握運(yùn)算器的工作原理

　　3. 深刻理解運(yùn)算器的控制信號(hào)

　　二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

　　PC機(jī)一臺(tái)、TD-CMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一套

　　三、實(shí)驗(yàn)原理

　　1. (思考題)運(yùn)算器的組成包括算數(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit)、浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU(Floating Point Unit)、通用寄存器組、專用寄存器組。

　�、� 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit)

　　ALU主要完成對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的定點(diǎn)算術(shù)運(yùn)算(加減乘除)、邏輯運(yùn)算(與或非異或)以及移位操作。在某些CPU中還有專門(mén)用于處理移位操作的移位器。

　　通常ALU由兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。整數(shù)單元有時(shí)也稱為IEU(Integer Execution Unit)。我們通常所說(shuō)的“CPU是XX位的”就是指ALU所能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)。

　�、� 浮點(diǎn)運(yùn)算單元FPU(Floating Point Unit)

　　FPU主要負(fù)責(zé)浮點(diǎn)運(yùn)算和高精度整數(shù)運(yùn)算。有些FPU還具有向量運(yùn)算的功能，另外一些則有專門(mén)的向量處理單元。

　　③ 通用寄存器組

　　通用寄存器組是一組最快的存儲(chǔ)器，用來(lái)保存參加運(yùn)算的操作數(shù)和中間結(jié)果。

　�、� 專用寄存器

　　專用寄存器通常是一些狀態(tài)寄存器，不能通過(guò)程序改變，由CPU自己控制，表明某種狀態(tài)。

　　而運(yùn)算器內(nèi)部有三個(gè)獨(dú)立運(yùn)算部件，分別為算術(shù)、邏輯和移位運(yùn)算部件，邏輯運(yùn)算部件由邏輯門(mén)構(gòu)成，而后面又有專門(mén)的算術(shù)運(yùn)算部件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

　　下圖為運(yùn)算器內(nèi)部原理構(gòu)造圖

　　2. 運(yùn)算器的控制信號(hào) 實(shí)驗(yàn)箱中所有單元的T1、T2、T3、T4都連接至控制總線單元的T1、T2、T3、T4，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。T4由時(shí)序單元的TS4提供(脈沖信號(hào))，其余控制信號(hào)均由CON單元的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)模擬給出。控制信號(hào)中除T4為脈沖信號(hào)外，其余均為電平信號(hào)，其中ALU_B為低有效，其余為高有效。 下圖為ALU和外圍電路的連接。圖中的小方框代表排針座。

　　在運(yùn)算器的工作過(guò)程中，S3 S2 S1 S0 和CN為控制信號(hào)，F(xiàn)C為進(jìn)位標(biāo)志，F(xiàn)Z為運(yùn)算器零標(biāo)志。運(yùn)算器的邏輯功能見(jiàn)下表，表中功能欄的FC、FZ表示當(dāng)前運(yùn)算會(huì)影響到該標(biāo)志。

　　(思考題)運(yùn)算器功能的選擇：

　　如圖在表中，可以通過(guò)調(diào)整S3 S2 S1 S0和CN的值來(lái)改變運(yùn)算類(lèi)型，功能如上圖所示，不同的S3 S2 S1 S0和CN的值對(duì)應(yīng)不同的運(yùn)算類(lèi)型和結(jié)果。

　　CON單元的數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)控制數(shù)據(jù)的形成。

　　(思考題)運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路：

　　以下為數(shù)據(jù)通路圖

　　(思考題)運(yùn)算器的各組成部件的控制信號(hào)的作用:

　　LDA和LDB控制存入數(shù)據(jù)的位置(具體運(yùn)行方式如上圖所示)

　　SD27到SD20通過(guò)開(kāi)和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)控制輸入數(shù)據(jù)

　　而S3 S2 S1 S0和Cn控制運(yùn)算的類(lèi)型(Cn只用于移位運(yùn)算)

　　四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

　　(1) 按圖1-1-5連接實(shí)驗(yàn)電路，并檢查無(wú)誤。圖中將用戶需要連接的信號(hào)用圓圈標(biāo)明(其它實(shí)驗(yàn)相同)。