文档介绍：数学学院实验报告成绩:指导老师(签名):课程名称:计算机组成原理实验项目名称:算术逻辑运算实验 一、。。二、实验设备与器件PC机一台,TD-CMA实验系统一套。三、实验原理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…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。图1-1-1运算器原理图运算器部件由一片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。图1-1-2交叉开关桶形移位器原理图暂存器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。图1-1-3A0显示原理图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,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。图1-1-4ALU和外围电路连接原理图表1-1-功能逻辑运算0000XF=A(直通)0001XF=B(直通)0010XF=AB(FZ)0011XF=A+B(FZ)0100XF=/A(FZ)移位运算0101XF=A不带进位循环右移B(取低3位)位(FZ)01100F=A逻辑右移一位(FZ)1F=A带进位循环右移一位(FC,FZ)01110F=A逻辑左移一位(FZ)1F=A带进位循环左移一位(FC,