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計算機組成原理實驗之運算器組成實驗

一、實驗目的:

1、熟悉邏輯測試筆的使用方法;

2、熟悉LK-TEC-9模型計算機的節拍脈衝T1、T3、T3;

3、熟悉雙埠通用暫存器組的讀寫操作;

4、熟悉運算器的資料傳送通路;

5、驗證74LS181的加、減、與、或功能;

6、按給定的資料,完成幾種指定的算術、邏輯運算

二、實驗環境:

一臺LK-TEC-9實驗系統

三、實驗內容:

(寫出主要的內容)

1.實驗準備

將控制器轉換開關撥到微程式位置,將程式設計開關設定為正常位置,將開關DP撥到向上位置。開啟電源。
2.用邏輯測試筆測試節拍脈衝訊號T1、T2、T3
⑴將邏輯測試筆的一端插入TEC-8實驗臺上的“邏輯測試筆”上面的插孔中,另一端插入“T1”上方的插孔中。
⑵按復位按鈕CLR,使時序訊號發生器復位。
⑶按一次邏輯測試筆框內的Reset按鈕,使邏輯測試筆上的脈衝計數器復位,2個黃燈D1、D0均滅。
⑷按一次啟動按鈕QD,這時指示燈D1、D0的狀態應為01B,指示產生了一個T1脈衝;如果再按一次QD按鈕,則指示燈D1、D0的狀態應當為10B,表示又產生了一個T1脈衝;繼續按QD按鈕,可以看到在單週期執行方式下,每按一次QD按鈕,就產生一個T1脈衝。
⑸用同樣的方法測試T2、T3。 3.進行加、減、與、或實驗
⑴設定加、減、與、或實驗模式
按復位按鈕CLR,使TEC-8實驗系統復位。指示燈µA5~µA0顯示00H。將操作模式開關設定為SWC=1、SWB=0、SWA=1,準備進入加、減、與、或實驗。
按一次QD按鈕,產生一組節拍脈衝訊號T1、T2、T3,進入加、減、與、或實驗。 ⑵設定數A
指示燈µA5~µA0顯示0BH。在資料開關SD7~SD0上設定數A。在資料匯流排DBUS指示燈D7~D0上可以看到資料設定的正確不正確,發現錯誤需及時改正。設定資料正確後,按一次QD按鈕,將SD7~SD0上的資料寫入R0,進入下一步。
⑶ 設定數B
指示燈µA5~µA0顯示15H。這時R0已經寫入,在指示燈B7~B0上可以觀察到R0的值。在資料開關SD7~SD0上設定數B。設定資料正確後,按一次QD按鈕,將SD7~SD0上的資料寫入R1,進入下一步。
⑷進行加法運算
指示燈µA5~µA0顯示16H。指示燈A7~A0顯示被加數A(R0),指示燈B7~B0顯示加數B(R1),D7~D0指示燈顯示運算結果A+B。按一次QD按鈕,進入下一步。
⑸進行減法運算
指示燈µA5~µA0顯示17H。這時指示燈C(紅色)顯示加法運算得到的進位C,指示燈Z(綠色)顯示加法運算得到的結果為0訊號。指示燈A7~A0顯示被減數A(R0),指示燈B7~B0顯示減數B(R1),指示燈D7~D0顯示運算結果A-B。按一次QD按鈕,進入下一步。

 ⑹進行與運算
指示燈µA5~µA0顯示18H。這時指示燈C(紅色)顯示減法運算得到的進位C,指示燈Z(綠色)顯示減法運算得到的結果為0訊號。 指示燈A7~A0顯示數A(R0),指示燈B7~B0顯示數B(R1),指示燈D7~D0顯示運算結果A and B。按一次QD按鈕,進入下一步。

⑺進行或運算
指示燈µA5~µA0顯示19H。這時指示燈Z(綠色)顯示與運算得到的結果為0訊號。指示燈C保持不變。指示燈A7~A0顯示數A(R0),指示燈B7~B0顯示數B(R1),指示燈D7~D0顯示運算結果A or B。按一次QD按鈕,進入下一步。

 ⑻結束運算

指示燈µA5~µA0顯示00H。這時指示燈Z(綠色)顯示或運算得到的結果為0訊號。指示燈C保持不變。
按照上述步驟,對要求的7組資料進行運算。

七、實驗要求
1.做好實驗預習,掌握運算器的資料傳輸通路及其功能特性。

2.寫出實驗報告,內容是:
、實驗記錄

 1.用雙蹤示波器和邏輯測試筆測試節拍脈衝訊號T1、T2、T3。 

 2.對下述7組資料進行加、減、與、或運算。   

⑴A=0F0H,B=10H

⑵A=10H, B=0F0H

⑶A=03H, B=05H

⑷A=0AH,B=0AH

⑸A=0FFH,B=0AAH

⑹A=55H,B=0AAH

⑺A=0C5H,B=61H

實驗資料

實驗結果

數A   數B

資料結果

c

z

資料結果

c

z

資料結果

z

資料結果

z

0F0H

10H

00H

0

0

F0H

1

1

10H

0

F0H

0

10H

0F0H

00H

1

0

20H

1

1

10H

0

F0H

0

 03H

05H

08H

0

0

FEH

0

0

01H

0

07H

0

0AH

0AH

14H

0

0

00H

0

0

0AH

1

0AH

0

FFH

AAH

A9H

1

0

55H

1

0

AAH

0

FFH

0

55H

0AAH

FFH

1

0

ABH

0

0

00H

0

FFH

1

0C5H

61H

26H

0

0

64H

1

0

41H

0

E5H

0

⑶結合實驗現象,每一實驗步驟中,對下述訊號在所起的作用進行解釋:M、S0、S1、S2、S3、CIN、ABUS、LDC、LDZ、SEL3、SEL2、SEL1、SEL0、DRW、SBUS。並說明在該步驟中,哪些訊號是必需的,哪些訊號不是必需的,哪些訊號必需採用實驗中使用的值,哪些訊號可以不採用實驗中使用的值。
八、可探索和研究的問題
1.ALU具有記憶功能嗎?如果有,如何設計? 2.為什麼在ALU的A埠和B埠的資料確定後,在資料匯流排DBUS上能夠直接觀測運算的資料結果,而標誌結果卻在下一步才能觀測到?

(2) 運算器組成實驗:為獨立控制方式:

第1步:將“控制轉換”開關撥到中間位置既“獨立”燈亮,雙埠儲存器實驗;【操作模式:1110】,撥動程式設計開關到正常位置。

名稱

電平控制資料開關

  k6

k5

k4

k3

k2

k1

k0

功能

訊號名稱

RD1

RD0

DRW

SBUS

RS1

RS0

MBUS

置R0

操作模式

1

1

置R1

寫reg操作模式:1100

1

1

1

置R2

1

1

1

置R3

1

1

1

   名稱

K15

K14

K13

K12

K11

K10

K9

K8

序號

M

S0

S1

S2

S3

CIN

ABUS

LDC

運算器組成作業系統:1101

送兩個數到REG,K5K6,K1K2,分別選擇加與被加

1

1

1

1

1

名稱

K7

K6

K5

K4

K3

K2

K1

K0

序號

LDZ

RD1

RD0

DRW

SBUS

RS1

RS0

MBUS

1

1

1

1

1

1

第3步:實驗的具體步驟和訊號:
實驗結果:和微作業系統得出的結果一致.

實驗資料

實驗結果

數A   數B

資料結果

c

z

資料結果

c

z

資料結果

z

資料結果

z

0F0H

10H

00H

0

0

F0H

1

1

10H

0

F0H

0

10H

0F0H

00H

1

0

20H

1

1

10H

0

F0H

0

 03H

05H

08H

0

0

FEH

0

0

01H

0

07H

0

0AH

0AH

14H

0

0

00H

0

0

0AH

1

0AH

0

FFH

AAH

A9H

1

0

55H

1

0

AAH

0

FFH

0

55H

0AAH

FFH

1

0

ABH

0

0

00H

0

FFH

1

0C5H

61H

26H

0

0

64H

1

0

41H

0

E5H

0