东北大学秦皇岛分校 计算机组成原理实验报告 - 图文

计算机组成与结构

实验报告

学 号： 姓 名： 提交日期： 成 绩：

2143121 陈治炜 2017.01.02

汇 编 语 言 实 验 报 告

Computer Organization Lab Reports

______________________________________________________________________________ 班级： __21431__ 姓名：__陈治炜___ 学号：__2143121__ 实验日期：__2016.10.18_____ 学院： _计算机与通信工程学院__ 专业：__计算机科学与技术_

实验顺序：__一__ 原创：___是____ 实验名称：____运算器实验_________ 实验分数：_______ 考评日期:________ 指导教师： 张旭

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一．实验目的

完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU运算控制位的运用。

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二．实验环境

十六位体系结构计算机组成原理试验箱

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三．实验原理

实验中所用的运算器数据通路如图2-4-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。

图2-4-1 运算器数据通路

图中AX、BX的写控制由O2~O0编码定义，通过按【单拍】钮完成运算源的数据打入。 _________________________________________________________________________

四．实验步骤及结果分析

（2）K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。 （3）将X2、X1、X0置为100，表示为IOR，可以读入。 （4）将W、XP、OP置为000，表示字传递。 （5）将02、O1、O0置为100，表示将数据传入AX。

（6）重复2-4（其中4改为101），将数据传入BX。 （7）W、XP、OP置为000。切记！ （8）根据表达式选取控制编码，完成表格。

表格如下：在给定AX=6655h、BX=AA77h的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下页表格中，并和理论分析进行比较、验证。

表2.4.2 ALU运算器真值表 K15 K13 K12 K11 运算控制 运算表达式 M 带进位算术加 带借位算术减 带进位左移 带进位右移 算术加 算术减 左移 右移 取BX值 AX取反 AX减1 清零 逻辑或 逻辑与 AX加1 取AX值 A+B+C A-B-C RLC A RRC A A+B A-B RL A RR A B NOT A A-1 0 A OR B A AND B A+1 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 S2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 S1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 S0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 6655 AA77 FUN=( 10CC ) AA77 FUN=( BBDE ) AA77 FUN=( CCAA ) AA77 FUN=( B32A ) AA77 FUN=( 10CC ) AA77 FUN=( BBDE ) AA77 FUN=( CCAA ) AA77 FUN=( B32A ) AA77 FUN=( AA77 ) AA77 FUN=( 99AA ) AA77 FUN=( 6654 ) AA77 FUN=( 0 ) AA77 FUN=( EE77 ) AA77 FUN=( 2255 ) AA77 FUN=( 6656 ) AA77 FUN=( 6655) AX BX 运算结果

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五．实验心得疑问建议

刚开始做实验还很陌生，多做试验后就能熟练，要多动手

计 算 机 组 成 与 结 构 实 验 报 告

Computer Organization And Architecture Lab Reports

______________________________________________________________________________ 班级： __21431_ 姓名：___陈治炜___ 学号：_2143121_ 实验日期：__2016.10.25____ 学院： ____计算机与通信工程学院____ 专业：_____计算机科学与技术________

实验顺序：__2__ 原创：__是____ 实验名称：________总线实验____________ 实验分数：_______ 考评日期:________ 指导教师： 张旭 一．实验目的

1. 熟悉和了解地址总线的组成结构、地址来源及集合原理；掌握程序段与数据段的寻

址规则及地址部件的运用技巧。

2. 熟悉和了解总线的数据通路、双向互递原理及寻址方式与运用规则；掌握十六位数

据总线中“字”与“字节”操作方法及源与目的奇偶效应。

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二．实验环境

Dais-CMX16+

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三．实验原理

1.地址总线的作用是传递地址信息，输出当前数据总线上发送信息的源地址或接收信息的目的地址。如下图所示本系统设有PC与AR两条地址总线，通过PC计数器提供主存（程序存储器）地址，并由地址寄存器AR传递主存（数据存储器）地址。另外堆栈寄存器SP亦可视为地址寄存器，它的堆顶指向数据与程序指针存取地址。

图2-4-6 地址总线组成通路

11位程序地址

如图2-3-6所示，本系统从提高信息存取效率的角度设计主内存地址通路，按现代计算机体系结构中最为典型的分段存取理念合成主存及外设地址总线addr，在指令操作“时段”（取操作码与取操作数），以当前程序指针PC为址，遇主存数据传递“时段”以当前数据指针AR为址。addr地址的合成通路见图2-3-6。其寻址范围为0~7FFh。

16位数据地址 如图2-3-6所示，本系统数据指针由地址锁存器AR直接提供，当LDAR=0时，在DRCK下降沿把数据总线打入AR。其寻址范围为0~FFFFh，可达64KB。

2.系统数据总线作为计算机传递信息的通道是连接各个功能部件的纽带，在计算机中起着至关重要的作用。模型机的工作过程就是计算机各个功能部件之间的信息，通过数据总线不断有序流动的过程。

图2-4-8 系统体系结构图

字与字节体系

本系统总线宽度为十六位，设有字长控位“W”，当W=0，由源寻址的奇偶性决定当前总线宽度，遇源址为偶时其字长宽度为十六位；当源址为奇或W=1时，字长宽度为八位，形成图2-4-9所示的奇（八位）与偶（八位）互通的字节总线。

图2-4-9 奇偶互通字节总线体系结构图

源奇偶的运用

图2-4-9所示，我们按原理计算机的设计规范，以字节为基准把十六位数据总线划分奇与偶俩路八位总线，其中“D15~D8”称为“奇总线”，“D7~D0”称为“偶总线”；在字节传递中由于总线的互通，形成“奇送偶”或“偶送奇”的八位字节总线，其使能端定义为低电平选通，逻辑表达式为：

G（偶字节）= !W（字长）# XP（源奇偶）

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