数字系统设计 运算器和移位器实验 完整报告

计算机组成原理 实验报告

专业班级: 计算机1105 学 号: 指导教师： 分步成绩： 出勤： 姓 名: E-mail: 总成绩： 实验表现 机机器号: 32 实验报告： 实验三 运算器及移位实验 一、实验目的 1、了解运算器模块如何连接以及数据通路； 2、通过实际设置控制信号、给出ALU的输入端数据、观察运算结果，领会课堂教学中关于ALU的功能特性； 3、认识一种较新的设计实现ALU功能的方法——用CPLD实现运算器。 4、掌握作为运算器核心器件的ALU，其输出连入数据总线前常见处理方法——COP2000实验仪中使用了三种输出结果数据的方法——直通输出D、左移输出L、右移输出R。 二、实验原理 COP2000模型机中的8位ALU由一片CPLD（XC9572）实现。有8种运算类型：加、减、与、或、进位加、进位减、A取反、A输出运算，通过控制信号S2、S1、S0来选择。运算数据由累加器A及寄存器W给出，运算结果输出到D，L，R。具体结构如下图。 数据总线R4-R1AWSPRALU控制线LDR ALU原理图 移位器由3个8位寄存器组成，能实现直通、左移、右移。直通门D将运算器的结果不移位送总线，右移门R将运算器的结果右移一位送总线，左移门L将运算器的结果左移一位送总线。用控制信号CN决定运算器是否带进位移位。

1

三、实验内容 1、运算器实验 按照下表连线 连接 1 2 3 4 注：CyIN为运算器进位输入。

2

信号孔 J1座 S0 S1 S2 接入 J3座 K0 K1 K2 连接 5 6 7 8 信号孔 AEN WEN CyIN ALUCK 接入 K3 K4 K5 CLOCK （1）将运算数据输入A、W中 将55H写入A寄存器： 拨设置开关K23—K16，使其为A寄存器要输入的数据： K23 0 K22 1 K21 0 K20 1 K19 0 K18 1 K17 0 K16 1 置控制信号，使DBUS数据送入A寄存器中： K5（CyIN） K4（WEN） 0 1 K3（AEN） 0 K2（S2） 0 K1（S1） 0 K0（S0） 0 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色指示灯亮，表示选择寄存器A。 放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入寄存器A。 将33H写入W寄存器 拨设置开关K23—K16，使其为A寄存器要输入的数据： K23 0 K22 0 K21 1 K20 1 K19 0 K18 0 K17 1 K16 1 置控制信号，使DBUS数据送入W寄存器中： K5（CyIN） 0 K4（WEN） 0 K3（KAEN） K2（S2） 1 0 K1（S1） 0 K0（S0） 0 按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色指示灯亮，表示选择寄存器W。 放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入寄存器W。 （2）置控制信号，填写运算结果。 K5（CyIN） K2(S2) X X X X 0 1 0 1 X X 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 K1(S1) 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 K0(S0) 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 结果（直通门D） 88H 22H 77H 11H 88H 89H 22H 21H 0AAH 55H 注释 加运算 减运算 或运算 与运算 带进位加运算 带进位加运算 带进位减运算 带进位减运算 取反运算 输出A 2、移位实验 按照下表连线 连接 1 2 3 4 5 6 7 8 信号孔 J1座 AEN CN CyIN S2 S1 S0 ALUCK 接入 J3座 K0 K1 K2 K3 K4 K5 CLOCK 注：CyIN为移位进位输入。

3

(1) 将数据写入A寄存器 K23 0 K22 0 K21 1 K20 0 K19 1 K18 0 K17 1 K16 0 置控制信号为： K0（AEN） 0 K3（S2） 1 K4（S1） 1 K5（S0） 1 注：S21S1S0=111时，运算器输出为寄存器A的内容。 (2) 将A中数据进行三种方式操作，并写出结果 CN 0 1 1 CyIN L X 0 1 54H 01010100 54H 01010100 55H 01010101 D 2AH 00101010 2AH 00101010 2AH 00101010 R 15H 00010101 15H 00010101 95H 10010101 实验四 存储器实验 一、实验目的 1、掌握静态随机存储器的工作原理； 2、通过对6116SRAM芯片的实验体会存储芯片读写信号的作用； 3、了解COP2000实验仪中内存模块地址的两个来源，学会给出地址并按地址向相应的EM单元中写入数据的方法； 4、掌握由EM读出数据打入指令寄存器IR和uPC的方法； 二、实验原理

4