多个数据的运算和运算过程存储实验

### 多个数据的运算和运算过程存储实验 #### 实验背景与意义 在现代计算机系统中，数据处理和存储是两大核心功能。本实验旨在通过实际操作加深学生对计算机内部工作原理的理解，特别是运算器（ALU）与存储器之间如何协同工作的认识。通过对多个数据进行算术和逻辑运算，并将运算过程中的中间结果和最终结果存储起来，有助于理解计算机内部数据处理的基本流程和技术。 #### 实验目的 1. **掌握运算器和存储器的工作原理及其相互作用机制**：了解如何通过硬件设备完成基本的算术逻辑运算，并能够识别存储器如何保存这些计算结果。 2. **完成多个数据的运算**：学习如何利用控制信号来控制数据流，实现两个或更多数字之间的加减乘除等运算。 3. **完成运算值的存储**：掌握如何将运算过程中产生的中间结果和最终结果存储在内存单元中。 #### 实验设备及器材配置 - **计算机组成原理实验仪**：该仪器包含了必要的硬件组件，例如数据输入开关SW、两片74LS161作为程序计数器(PC)、一片锁存器74LS273以及一片静态存储器6116。 - **导线**：用于连接各个硬件组件。 #### 实验内容 1. **实验前的准备**：确保实验环境正确设置，包括面板按钮的状态设定，如DP（单拍）、TJ（停机）、QD、QD'（启动）。这些设置决定了时序发生器的启动方式以及机器运行的状态。 - DP = 0, TJ = 0, QD' = 0, QD = 1：此状态下开始启动时序发生器，T1-T4周期性发送，机器开始运行。 - DP = 1：机器处于单步运行模式，每次仅执行一个时钟脉冲。 - TJ = 1：使机器停止运行。 2. **实验内容**：实现多个数据的运算和运算过程存储实验。 3. **实验步骤**： (1) **初始准备**：设置逻辑开关QD = 0, QD' = 0, DP = 1, TJ = 0, 并将H与Q4连线，确保时序电路处于单拍状态。 (2) **第一次运算**：通过不同的控制信号组合，将第一个操作数送入寄存器R4，然后送入数据寄存器DR1。同理，将第二个操作数送入R5后送入DR2，最后完成指定的运算。 (3) **送地址**：将输入开关设置的地址通过控制信号组合打入地址计数器PC，再送入地址寄存器AR。 (4) **写第一次运算结果到RAM中**：通过控制信号的组合，将第一次运算的结果写入RAM的指定单元。 (5) **第二次运算**：将第三个操作数送入DR1，从当前地址单元的RAM中读取数据送入DR2，完成指定运算。 (6) 再次送地址，并将第二次运算结果写入RAM中。 (7) 重复上述步骤完成六个数据的指定运算。 4. **实验要求**： - 认真预习实验指导书。 - 完成给定的多个数据的算术逻辑运算，并存储运算过程的值。 - 编写实验报告。 #### 实验原理 - **算术和逻辑运算功能表**（表7-1）：该表格列出了74LS181芯片支持的各种算术和逻辑运算功能。例如，“+”表示逻辑或运算。 - **实验原理线路图**（图7-1）：图示展示了半导体存储器的原理框图，有助于理解数据是如何在运算器和存储器之间流动的。 通过本实验的学习和实践，不仅可以深入了解计算机系统的内部工作机制，还能够提高动手能力和解决问题的能力。这对于进一步学习计算机科学和工程领域的高级课程具有重要意义。