二、实验内容及过程（实验原理、主要内容及操作步骤）
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…S0 和 CN 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
ALU 的输入是通过 IN7~IN0 来引入的，而输出则是通过三态门 74LS245 已经连到 CPU 内总线上了，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、
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