合肥工业大学计算机组成原理实验报告

试验一 基本运算器试验 一、试验目的 了解运算器的组成结构；驾驭运算器的工作原理。 二、试验内容 1、连线说明 ALU单元S0..S3JP18 开关区单元K20..K23JP89 ALU单元Wa、wB、rALU、CN_IJP19 开关区单元K15..K12JP92 ALU单元ALU_D0..ALU_D7JP25 扩展区单元JP62 ALU单元IN0..IN7JP22 开关区单元K0..K7JP97 2、打开试验仪电源，按CON单元的nRST按键，将ALU的A、B、FC、FZ、FS、I清零；假如C键上方指示灯不亮，请按一次C键，点亮指示灯，表示试验仪在运行状态。 3、给暂存器A赋初值 （1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数01011000（或其它值）；指示灯亮，表示该位是‘1’，灭为‘0’。 （2）拨动开关区单元K15wA、K14wB、K13rALU、K12CN_I开关，赋wA0（允许写A）、wB1（禁止写B）、rALU1不允许ALU输出、CN_I0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T1的下降沿，将二进制数01011000写入暂存器A中，ALU单元的A_7A_0LED上显示A中的值 4、给暂存器B赋初值 （1）拨动开关区单元的K7..K0开关，形成二进制数10101011（或其它值）。 （2）赋wA1（禁止写A）、wB0（允许写B）、rALU1不允许ALU输出、CN_I0，按CON单元的STEP按键一次,产生一个T2的下降沿，将二进制数10101011写入暂存器B中，ALU单元的R_7R_0LED上显示B中的值 5、赋wA1（禁止写A）、wB1（禁止写B）、rALUK100,按uSTEP键，进入T3节拍， 节拍 DS169 DS168 T1、T2、T3无效 （T10、T20、T30） 0 0 T1 （T11、T20、T30） 0 1 T2 （T10、T21、T30） 1 0 T3 （T10、T20、T31） 1 1 说明1-亮；0-灭 当rALUK130，假如S3S2S1S0的值是0000时，T2、T3节拍时，允许ALU结果输出；S3S2S1S0的值是其它数值，T3节拍时，允许ALU结果输出，显示于扩展区的二位数码管、DS94..DS101的LED上。 6、依据后边的“运算结果表”，变更K20（S0）、K21（S1）、K22（S2）、K23（S3）、K12（CN_I）的值，视察并记录运算器的输出。例如S00，S10，S20，S30，ALU的D7_D0 58H；FC、FZ、FS、I不变。 留意只有按CON单元的STEP按键一次，产生一个T3的下降沿，ALU才将标记位FC、FZ、FS、I写入标记寄存器PSW中，才能在ALU单元的FZ、FC、FS、I指示灯上看到结果。 假如试验仪、PC联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测试验结果，方法是打开软件，在星研软件的工具条中选择“运算器试验”，打开运算器试验的数据通路图。 进行上面的手动操作，点击工具条上单节拍或单周期吩咐图标，数据通路图会反映当前运算器所做的操作。 三、试验结果及分析 运算结果表 运算类型 A B S3 S2 S1 S0 CN_I 结果 逻辑运算 58 AB 0000 0 ALU（58） FC（0 ）FZ（0 ） FS0 58 AB 0000 1 ALU（AB） FC（0 ）FZ（ 0） FS0 58 AB 0001 X ALU（FB） FC（ 0）FZ（0 ） FS0 0010 X ALU（08 ） FC（ 0）FZ（0 ） FS0 0011 X ALU（F3 ） FC（ 0）FZ（0 ） FS0 0100 X ALU（ A7 ） FC（0 ）FZ（0 ） FS 0 移位运算 0101 0 ALU（ 0B ） FC（0 ）FZ（ 0） FS 0 0101 1 ALU（ 2C ） FC（0 ）FZ（ 0） FS0 0110 0 ALU（ 2C） FC（ 0）FZ（ 0） FS0 0110FC0 1 ALU（2C ） FC（0 ）FZ（ 0） FS 0 0110FC1 ALU（AC ） FC（ 0）FZ（ 0） FS0 0111 0 ALU（ B0 ） FC（ 1）FZ（ 0） FS0 0111FC0 1 ALU（ B0 ） FC（0）FZ（0） FS0 0111FC1 ALU（ B1 ） FC（ 1）FZ（0） FS0 算术运算 1000 0 ALU（ 03 ） FC（0）FZ（0） FS0 1000FC0 1 ALU（ 03 ） FC（0）FZ（0） FS0 1000FC1 ALU（ 04 ） FC（1 ）FZ（0） FS0 1001 0 ALU（ AD ） FC（0）FZ（0） FS0 1001FC0 1 ALU（ AD ） FC（0）FZ（0） FS0 1001FC1 ALU（ AC ） FC（ 1）FZ（0） FS0 1010 0 ALU（ 59 ） FC（ 1）FZ（0） FS0 1 ALU（ 58 ） FC（ 1）FZ（0） FS0 1011 X ALU（ 57 ） FC（1 ）FZ（0） FS0 其它 1100 X FC（1 ） 1101 X EI（ 0） 四、思索题 １．本试验系统中Ａ寄存器的写入在什么时刻进行Ｂ寄存器的写入在什么时刻进行 能否在一个机器周期内将Ａ、Ｂ寄存器写入不同的数据 答 ①按住STEP，CK由高变低，寄存器A的黄色灯亮，表明选择A寄存器。放开STEP，CK由低变高，产生上升沿，数据55H被写入A寄存器。 ②按住STEP，CK由高变低，寄存器B 的黄色灯亮，表明选择B寄存器。放开STEP ，CK 由低变高，产生上升沿，数据33H 被写入B 寄存器。 ③不允许在一个机器周期内将Ａ、Ｂ寄存器写入不同的数据。 ２．本试验系统中ＡＬＵ的求补功能与８０８６ＣＰＵ的求补指令功能是否相同 答 本试验系统中ＡＬＵ可对8位位变量进行逻辑“AND”、“OR”、“XO