计算机组成原理实验报告

 

姓    名	XXX
学    号	XXX
班    级	XXX
专    业	XXX
学    院	XXX

实验二、脱机运算器实验

 

• 实验类型

本实验类型为原理型+分析型。

• 实验目的

1. 熟悉逻辑测试笔的使用方法；
2. 熟悉运算器的数据传送通路；
3. 掌握算术逻辑运算器加、减、与等运算的工作原理功能；
4. 按照表中提供的数据，完成几种指定的算术逻辑运算。

• 实验设备

TEC-8实验箱                 一台

直流万用表                   一个

逻辑笔（在TEC-8实验箱上）   一支

四、实验任务

1.按图所示，将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。由于运算器模块 内部的连线已经由印制电路板连接好，故接线任务仅仅是完成数据开关、控制 信号模拟开关、与运算模块的外部连线。特别注意：为了建立清楚的整机概念， 培养严谨的科研能力，手工连线是绝对有必要的。

2.用数据开关SD7-SD0 向通用寄存器堆RF内的R3-R0寄存器置数据。然后读出 R3-R0 的数据，用电平开关 K15-K0 设置控制信号的选通，根据控制信号的功 能完成操作。

3.验证ALU的算术运算、逻辑运算功能。

五、实验步骤

1、接线: ⑴按如下表所示，正确连接寄存器堆与实验平台上的电平开关 K15-K0。

置 ABUS=0，关闭运算器 ALU 向数据总线 DBUS 的输出，在 ABUS 为 1 时，运算得到的数据结果送往数据总线 DBUS。置 SBUS=1 开启数据开关 K7-K0 向数据总线DBUS的输出，数据总线 DBUS 有 4 个信号来源：运算器、存储器、数据开关和中断地址寄存器，在每一时刻只允许其中一个或者一路信号源送数据总线。在数据开关 SD7-SD0 上设置的数据，在数据总线 DBUS 的指示灯 D7-D0 上可以看到数据设置的正确不正确，发现错误及时更正。

置“控制转换”开关拨到最中间位置既“独立”指示灯黄亮、DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1。按复位按键 CLR，使TEC-8 实验系统处于初始状态。写寄存器堆RF，使寄存器 R0=0FH、寄存器 R1=01H。 【1】写寄存器 R0=0FH

按一次 QD 按钮，将 01H 写入寄存器 R1,参与运算的数据已经写入到寄存器R0、寄存器 R1 中。备注：写寄存器完成后可以直接在写寄存器操作模式下，通过K6、K5 拨动开关查看写入寄存器中的数据，对应的数据灯：A7-A0。通过 K2、 K1拨动开关也可以查看写入寄存器中的数据，对应的数据灯 B7-B0。如果正确，继续下面加法器的实验，如果错误，重新执行写寄存器 R0,R1 的操作即可。 【2】写寄存器 R1=01H

【3】加法运算，置 ABUS=1（开启 ALU 输出），SBUS=0（关闭数据开关）。选择 R0（01H）和 R1（02H）作为 ALU 输入，设置加法控制信号。触发运算，观察 DBUS 数据灯，结果应为 03H（01H+02H）。

【4】减法运算，

    保持 ABUS=1，选择 R1（02H）和 R0（01H）作为输入，设置减法控制信号。触发运算，DBUS 应显示 01H（02H-01H）。

 

【5】与运算, 数据准备：重新写入 R0=11001100（CH），R1=10101010（AAH）。操作步骤：设置 ALU 控制码为逻辑与（如功能码 100）。触发运算，DBUS 应显示 10001000（88H），即 11001100 ∧ 10101010 = 10001000。

 

【6】或运算, 操作步骤：保持 R0=CH、R1=AAH，设置 ALU 控制码为逻辑或（如功能码 101）。触发运算，DBUS 应显示 11101110（EEH），即 11001100 ∨ 10101010 = 11101110。

 

六、实验心得

通过本次实验，我深刻理解了运算器的硬件工作机制。从手动连线到设置控制信号，每一步都让我直观看到数据在寄存器与 ALU 之间的传递路径。当 ALU 通过不同控制码实现加减与或运算时，我切实体会到硬件逻辑如何将抽象的数学运算转化为电信号的组合。作为物联网工程专业学生，这种底层硬件实践尤为重要 —— 未来开发传感器数据处理模块时，需基于类似原理设计高效的运算逻辑。实验中排查连线错误的过程，也让我认识到硬件调试需要对信号通路的精准把控，这为后续学习嵌入式系统开发奠定了扎实的工程思维基础。