計算機組成原理實(shí)驗報告

計算機組成原理實(shí)驗報告范文

　　實(shí)驗一 基本運算器實(shí)驗

　　一、實(shí)驗目的

　　1. 了解運算器的組成結構

　　2. 掌握運算器的工作原理

　　3. 深刻理解運算器的控制信號

　　二、實(shí)驗設備

　　PC機一臺、TD-CMA實(shí)驗系統一套

　　三、實(shí)驗原理

　　1. (思考題)運算器的組成包括算數邏輯運算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit)、浮點(diǎn)運算單元FPU(Floating Point Unit)、通用寄存器組、專(zhuān)用寄存器組。

　�、� 算術(shù)邏輯運算單元ALU(Arithmetic and Logic Unit)

　　ALU主要完成對二進(jìn)制數據的定點(diǎn)算術(shù)運算(加減乘除)、邏輯運算(與或非異或)以及移位操作。在某些CPU中還有專(zhuān)門(mén)用于處理移位操作的移位器。

　　通常ALU由兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。整數單元有時(shí)也稱(chēng)為IEU(Integer Execution Unit)。我們通常所說(shuō)的“CPU是XX位的”就是指ALU所能處理的數據的位數。

　�、� 浮點(diǎn)運算單元FPU(Floating Point Unit)

　　FPU主要負責浮點(diǎn)運算和高精度整數運算。有些FPU還具有向量運算的功能，另外一些則有專(zhuān)門(mén)的向量處理單元。

　�、� 通用寄存器組

　　通用寄存器組是一組最快的存儲器，用來(lái)保存參加運算的操作數和中間結果。

　�、� 專(zhuān)用寄存器

　　專(zhuān)用寄存器通常是一些狀態(tài)寄存器，不能通過(guò)程序改變，由CPU自己控制，表明某種狀態(tài)。

　　而運算器內部有三個(gè)獨立運算部件，分別為算術(shù)、邏輯和移位運算部件，邏輯運算部件由邏輯門(mén)構成，而后面又有專(zhuān)門(mén)的算術(shù)運算部件設計實(shí)驗。

　　下圖為運算器內部原理構造圖

　　2. 運算器的控制信號 實(shí)驗箱中所有單元的T1、T2、T3、T4都連接至控制總線(xiàn)單元的T1、T2、T3、T4，CLR都連接至CON單元的CLR按鈕。T4由時(shí)序單元的TS4提供(脈沖信號)，其余控制信號均由CON單元的二進(jìn)制數據開(kāi)關(guān)模擬給出�？刂菩盘栔谐齌4為脈沖信號外，其余均為電平信號，其中ALU_B為低有效，其余為高有效。 下圖為ALU和外圍電路的連接。圖中的小方框代表排針座。

　　在運算器的工作過(guò)程中，S3 S2 S1 S0 和CN為控制信號，FC為進(jìn)位標志，FZ為運算器零標志。運算器的邏輯功能見(jiàn)下表，表中功能欄的FC、FZ表示當前運算會(huì )影響到該標志。

　　(思考題)運算器功能的選擇：

　　如圖在表中，可以通過(guò)調整S3 S2 S1 S0和CN的值來(lái)改變運算類(lèi)型，功能如上圖所示，不同的S3 S2 S1 S0和CN的值對應不同的運算類(lèi)型和結果。

　　CON單元的數據開(kāi)關(guān)控制數據的形成。

　　(思考題)運算器的數據通路：

　　以下為數據通路圖

　　(思考題)運算器的各組成部件的控制信號的作用:

　　LDA和LDB控制存入數據的位置(具體運行方式如上圖所示)

　　SD27到SD20通過(guò)開(kāi)和關(guān)兩個(gè)狀態(tài)控制輸入數據

　　而S3 S2 S1 S0和Cn控制運算的類(lèi)型(Cn只用于移位運算)

　　四、實(shí)驗內容

　　(1) 按圖1-1-5連接實(shí)驗電路，并檢查無(wú)誤。圖中將用戶(hù)需要連接的信號用圓圈標明(其它實(shí)驗相同)。