计算机组成原理全部实验（52页） 计算机科学技术系 王玉芬 2012 年 11 月 3 日 基础实验部分 该篇章共有五个基础实验组成，分别是： 实验一 运算器实验 实验二 存储器实验 实验三 数据通路组成与故障分析实验 实验四 微程序控制器实验 实验五 模型机 CPU 组成与指令周期实验 2 实验一 运算器实验 运算器又称作算术逻辑运算单（ALU），是计算机的五大基本组成部件之一， 主要用来完成算术运算和逻辑运算。 运算器的核心部件是加法器，加减乘除运算等都是通过加法器进行的，因此， 加快运算器的速度实质上是要加快加法器的速度。机器字长 n 位，意味着能完成 两个 n 位数的各种运算。就应该由 n 个全加器构成 n 位并行加法器来实现。通过 本实验可以让学生对运算器有一个比较深刻的了解。 一、实验目的 1．掌握简单运算器的数据传输方式。 2．掌握算术逻辑运算部件的工作原理。 3. 熟悉简单运算器的数据传送通路。 4. 给定数据，完成各种算术运算和逻辑运算。 二、实验内容： 完成不带进位及带进位的算术运算、逻辑运算实验。 总结出不带进位及带进位运算的特点。 三、实验原理： 1.实验电路图 3 图4-1 运算器实验电路图 2.实验数据流图 CN M0 S1 ALU S0 S2 S3 DR1 DR2 LDDR1 LDDR2 T4 T4 图4-2 运算器实验数据流图 3.实验原理 运算器实验是在 ALU UNIT 单进行；单板方式下，控制信号，数据，时序信号由实验 仪的逻辑开关电路和时序发生器提供，SW7－SW0 八个逻辑开关用于产生数据，并发送到总 线上；系统方式下，其控制信号由系统机实验平台可视化软件通过管理 CPU 来进行控制， SW7－SW0 八个逻辑开关由可视化实验平台提供数据信号。 （1）DR1，DR2：运算暂存器， （2）LDDR1：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR1，高电平有效。 （3）LDDR2：控制把总线上的数据打入运算暂存器DR2，高电平有效。 （4）S3，S2，S1，S0：确定执行哪一种算术运算或逻辑运算（运算功能表见附录 1 或 者课本第 49 页）。 （5）M：M＝0 执行算术操作；M＝1 执行逻辑操作。 （6）/CN ：/CN＝0 表示 ALU 运算时最低位加进位 1；/CN＝1 则表示无进位。 （7）ALU－BUS：控制运算器的运算结果是否送到总线BUS，低电平有效。 （8）SW－BUS：控制 8 位数据开关 SW7－SW0 的开关量是否送到总线，低电平有效。 四、实验步骤： 实验前首先确定实验方式（是手动方式还是系统方式），如果在做手动方式实验则将方 式选择开关置手动方式位置（31 个开关状态置成单板方式）。实验箱已标明手动方式和系统 方式标志。所有的实验均由手动方式来实现。如果用系统方式，则必须将系统软件安装到 系统机上。将方式标志置系统模式位置。学生所做的实验均在系统机上完成。其中包括高 低电平的按钮开关信号输入，状态显示均在系统机上进行。下面实验以手动方式为例进行。 我们相信学生在手动方式下完成各项实验后，进入系统方式会变的更加得心应手。 具体步骤如下： 1．实验前应将M
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