计算机组成原理实验操作说明书_基本运算器实验_西安唐都.pdf

计算机组成原理实验操作说明书，主要是关于基本运算器实验的详细介绍。计算机的基本组成部件中，运算器是核心部件之一，其负责完成数据的算术运算和逻辑运算。在本实验中，将探讨运算器的组成原理、工作方式及其在计算机系统中的作用。 基本运算器由三个独立的运算部件组成：算术运算部件、逻辑运算部件和移位运算部件。这些运算部件可以同时从暂存器A和暂存器B接收数据，并根据控制信号S3到S0的选择，完成相应的运算任务。运算结果由多路选择开关选择输出到算术逻辑单元（ALU）。算术运算的结果还需要根据运算的不同设置进位标志FC和零标志FZ。 算术运算部件通常负责完成加法、减法等基本运算任务，而逻辑运算部件则负责完成逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算任务。移位运算部件则实现数据的左移、右移等移位操作。值得注意的是，在某些处理器体系结构中，比如ARM处理器，移位运算部件会被放在算术运算部件和逻辑运算部件之前。 运算器的运算结果，如果是算术运算，则需判断是否产生进位，如果是逻辑运算，则可能会改变零标志。所有这些运算功能都集成在一片CPLD芯片中，CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种可编程逻辑器件，可以实现复杂的逻辑功能。 本实验中使用的ALU是通过一片CPLD(MAXIIEPM240)实现的，而为了保护ALU芯片，防止用户误操作导致损坏，使用了四片74LS245芯片构建了一个保护电路。74LS245是一种双向三态缓冲器，可以在用户操作的I/O脚加上它，以隔离保护ALU芯片。 ALU的输出通过三态门74LS245连接到CPU的内总线上。数据总线指示灯可以用来显示数据总线的内容，所有LED显示灯在实验系统中均为正逻辑，亮表示为'1'，灭表示为'0'。 本实验还涉及到了桶形移位器，它是一种基于交叉开关矩阵的移位器。交叉开关矩阵允许数据在输入和输出之间进行位移操作。在本实验中，使用的交叉开关矩阵为8X8的矩阵，每个输入通过开关与输出相连。通过导通特定的开关，可以实现各种移位功能。 实验步骤中提到，需要连接实验电路，并检查无误。连接完成后，可以通过控制信号S3到S0来设置ALU进行不同的运算。实验中还提供了逻辑功能表，其中详细列出了各种控制信号下的运算功能。例如，当S3到S0为0000时，ALU实现的是F=A（直通）功能，即ALU的输出等于输入A的值。 总体来说，本实验旨在让学生通过实际操作，理解运算器的工作原理，掌握算术运算、逻辑运算和移位运算的实现方法，以及如何通过控制信号来控制运算器的行为。通过对运算器的学习，学生能够更深入地理解计算机内部的工作机制，为后续学习存储器、控制器等其他组成部件奠定基础。