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1、实验内容：运算器组成实验专 业：计算机科学与技术班 级：1201学 号：U20091224姓 名：范 XX电 话：13455656662015计算机组成原理 实验报告与 与 与 与 与 与 与 与 与 与Comment T1: 请填写课表上的实验老师，报告一律双面打印，封底为成绩评定页，请在该页原创性声明上签字，实验报告电子版请以班级为单位压缩打包交任课老师。抄袭他人或提供他人抄袭者一经认定报告零分，请谨慎对待。邮 件：报告日期：2014-03-05 指导教师：胡迪青 谭志虎 秦磊华Comment T2: 右键点击更新域可自动更新目录I华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告目 录1 实
2、验目的 .12 实验环境 .13 实验内容 .13.1 LOGISM实验 .13.2 74LS181实验 .13.3 运算通路实验 .14 方案设计 .14.1 运算器扩展 .14.2 溢出检测 .14.3 数组累加求和方案 .15 过程与调试 .15.1 实验步骤 .15.2 测试用例 .15.3 结果与分析 .15.4 故障与调试 .16 总结与心得 .16.1 实验总结 .16.2 实验心得 .17 参考文献 .1Comment T3: 一级标题，具体可以用格式刷或复制，各级标题格式都是固定的，请用格式刷刷格式或者复制后修改，不要随意修改样式1华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报
3、告1 实验目的 熟悉 Logisim软件平台； 掌握运算器基本工作原理； 掌握运算溢出检测的原理和实现方法； 理解有符号数和无符号数运算的区别； 理解基于补码的加/减运算实现原理； 熟悉运算器的数据传输通路。2 实验环境Logisim是一款数字电路模拟的教育软件，每一位用户都可以通过它来学习如何创建逻辑电路，方便简单。 它是一款基于 Java的应用程序，可运行在任何支持JAVA环境的平台，方便学生来学习设计和模仿数字逻辑电路。Logisim 中的主要组成部分之一就在于设计并以图示来显示 CPU。当然 Logisim中还有其他多种组合分析模型来对你进行帮助，如转换电路，表达式，布尔型和真值表等等
4、。同时还可以重新利用小规模的电路来作为大型电路的一部分。3 实验内容3.1 Logism实验 学习使用 Logism工具栏上的功能 学会使用子电路，并能将子电路放到 main电路中使用 学习使用时钟，并能使用时钟单步或自动运行 学会使用分线器，理解线宽的概念 学会使用隧道，学习使用探测器，了解 logisim数据监测方法。 熟悉按键、LED ，数码管等基本输出设备2华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告3.2 运算器封装实验 利用 logisim 平台中现有运算部件构建一个 32 位运算器，可支持算数加、减、乘、除，逻辑与、或、非、异或运算、逻辑左移、逻辑右移，算术右移运算，支持常用程
5、序状态标志（有符号溢出 OF、无符号溢出 CF，结果相等 Equal） ，运算器功能以及输入输出引脚见下表，在主电路中详细测试自己封装的运算器。表 1 片引脚与功能描述引脚 输入/输出 位宽 功能描述X 输入 32 操作数 XY 输入 32 操作数 YALU_OP 输入 4 运算器功能码，具体功能见下表Result 输出 32 ALU 运算结果Result2 输出 32 ALU 结果第二部分，用于乘法指令结果高位或除法指令的余数位，其他操作为零OF 输出 1 有符号加减溢出标记，其他操作为零CF 输出 1 无符号加减溢出标记，其他操作为零Equal 输出 1 Equal=(x=y)?1:0,
6、对所有操作有效表 2 运算符功能ALU OP 十进制 运算功能0000 0 Result = X Y 算术右移 （Y 取低五位） Result2=00010 2 Result = X Y 逻辑右移 （Y 取低五位） Result2=00011 3 Result = (X * Y)31:0; Result2 = (X * Y)63:32 有符号0100 4 Result = X/Y; Result2 = X%Y 无符号0101 5 Result = X + Y Result2=0 (Set OF/CF) 0110 6 Result = X - Y Result2=0 (Set OF/CF)011
7、1 7 Result = X & Y Result2=0 Comment t4: 这段后面有大面积留白，最后排版的文档不能出现这样的情况，请调整前文本顺序或图片顺序。3华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告1000 8 Result = X | Y Result2=01001 9 Result = XY Result2=01010 10 Result = (X |Y) Result2=01011 11 Result = (X Y) ? 1 : 0 Signed Result2=01100 12 Result = (X Y) ? 1 : 0 Unsigned Result2=01101
8、13 Result = Result2=01110 14 Result = Result2=01111 15 Result = Result2=03.3 运算通路实验利用上述步骤封装的 8位运算器子电路，以及寄存器模块，构建一个可自动计算等差数列求和的运算器电路， （不允许使用其他功能模块，运算由时钟驱动，每一个时钟完成一次加法） ，可方便设置等差数列初始值以及等差值。 （求和的值利用 16位进制数码管输出显示） （扩展部分，可加分）如设置初始值为 1，等差值为 1，应该能自动完成 1+2+3+4+5+6+7+8如设置初始值为 0，等差值为 2，应该能自动完成 2+4+6+8+10+12+14
9、+164 方案设计4.1 运算器扩展所有方案应将设计过程写清楚，为什么这样设计，各部件之间的关系，仅仅粘贴一张电路图是不合格的报告。4.1.1 8位运算器电路图Comment t5: Logisim插图不得出现点阵信息4华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告图 1 8位运算器电路图请不要直接在 logisim中直接截图，可通过导出图片功能将对应部件导出 PNG图（放大系数设大一点） ，不要出现有网格点的图。4.2 溢出检测4.2.1 有符号溢出检测给出具体的分析，最终的溢出检测信号必须给出对应的逻辑表达式，仅仅粘贴一张电路图是不合格的报告4.2.2 无符号溢出检测4.3 数组累加求和方
10、案5 过程与调试Comment U6: 所有的图，表都必须交叉引用，注意表格不要发生这个表格的跨页情况。Comment U7: 必须出详细的分析，这是报告的得分点和亮点，希望大家重视，没有分析的不可能得高分5华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告5.1 实验步骤5.2 测试用例溢出测试用例见 表 3。表 3 溢出信号测试用例# A B F 运算 有符号溢出 无符号溢出1 加 2 加 3 加 4 加 5 减 6 减 7 减 8 减 5.3 结果与分析5.4 故障与调试5.4.1 故障 1XXX 5.4.2 故障 2XXX 5.4.3 故障 2XXX 6 总结与心得Comment U8: 主要讲实验体会，收获，以及对实验的建议6华 中 科 技 大 学 课 程 实 验 报 告6.1 实
