计算机组成原理实验指导书.docx

计算机组成原理实验指导书 本实验指导书主要介绍了计算机组成原理的实验指导，涵盖了算术逻辑单元（ALU）的设计和实现，包括算术、逻辑和移位运算部件的介绍，以及它们之间的控制信号和数据交换机制。实验还涉及到了移位运算的实现，包括桶形移位器的设计和交叉开关矩阵的应用。 1. 算术逻辑单元（ALU）的设计和实现 ALU 是计算机组成原理的核心组件之一，负责执行算术、逻辑和移位运算。该实验指导书中，ALU 由三个独立的运算部件组成，即算术运算部件、逻辑运算部件和移位运算部件。每个部件都可以独立地执行不同的运算，并且可以通过控制信号来选择执行哪种运算。ALU 的输出结果还可以影响到进位标志 FC 和零标志 FZ。 2. 移位运算的实现 移位运算是计算机组成原理中的一种基本运算，包括逻辑左移、逻辑右移、循环右移等。该实验指导书中，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。交叉开关矩阵的原理如图 1-1-2 所示，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。 3. 控制信号和数据交换机制 ALU 的运算部件之间的控制信号和数据交换机制是非常重要的。在该实验指导书中，控制信号包括 S3、S2、S1、S0 和 CN，这些信号决定了 ALU 执行哪种运算。数据交换机制则是通过暂存器 A 和暂存器 B 来实现的，暂存器 A 和暂存器 B 负责存储要处理的数据，而 ALU 则负责执行运算。 4. 实验步骤 实验步骤包括连接实验电路、检查无误、执行运算、显示结果等。实验中需要连接的信号用圆圈标明，实验步骤见图 1-1-5。 5. 实验结果 实验结果包括 ALU 的输出结果、进位标志 FC 和零标志 FZ 的显示等。实验结果的显示原理如图 1-1-3 所示，以 A0 为例，其它相同。 本实验指导书提供了一个系统的计算机组成原理实验指导，涵盖了算术逻辑单元的设计和实现、移位运算的实现、控制信号和数据交换机制等方面的知识点，为学生提供了一个综合的学习资源。