运算器实验报告

脱机运算器实验报告理论课教师姓名：李济生实验指导教师：刘万成组号：19姓名：刘璐学号：14281063实验目的：（1）了解脱机操作下AM2901运算器的功能与控制信号的使用，了解运算器AM2901的内部结构及工作时序，观察运算器运算的结果对状态标志的影响。（2）深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观察指令执行的结果对状态标志的影响；了解4片AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。实验内容：1.将教学机左下方的5个拨动开关置为1XXOO（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。2.接下来，按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验，将结果填入表中：其中D1取为0101H，D2取为1010H；通过两个12位的红色微型开关向运算器提供控制信号，通过16位数据开关向运算器提供数据，通过指示灯观察运算结果及状态标志。运算器实验（1）运算I8-I0SSTSSHSCIB口A口压START前压START后ALU输出CZVSALU输出CZVS*D1+0-R00110001110010000000不用0101随机01010000*D2+0-R10110001110010000001不用1010000010100000R0+R1-R0011000001001000000000011111000021211000RO-R1-R00110010010010010000000101010000F0F11000R1-R0-R1011001001001001000100000F0F10000E0E1000R0∨R1-R1011011001001000000100000F0F10000F0F1010R0∧R1-R0011100001001000000000010101101001011010R0≮R1-R0011110001001000000000010E0E101001011000┘(R0≮R1)-R001111100100100000000001FEFE10000E0E1001R0逻辑左移1110000111101000000不用FEFE1001FDFC1001R0逻辑右移1010000111011000000不用FDFC10017EFE0001实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）：（1）R0+R1-R0011000001001000000000011111000021211000分析：此指令要完成的目的为对R0+R1进行运算后将值赋给R0。B口对应R0，且地址为0000；A口对应R1，且地址为0001。数据来源为A和B，I2-I0为：001；运算是+，I3-I5为：000；最后的值存储到B口对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为011；该式接受ALU的标志位输出的值，所以SST所选值为001；该式执行的加（ADD），所以SSHSCI所选值为000。因为R0=0101，R1=1010，所以按START前ALU的输出值为1111，故输出值为1111。（2）R0逻辑左移1110000111101000000不用FEFE1001FDFC1001分析：此指令要完成的目的为对R0进行逻辑左移。B口对应R0，且地址为0000；只有R0一个值A口不用。数据来源为B，I2-I0为：011；I3-I5取加法：000；最后的值存储到B口对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为111；左移操作，另三个标志不变，所以SST所选值为110；SSHSCI用于逻辑移位指令，所选值为000。因为R0=FEFE，实现逻辑左移后补0,所以按START之前R0为FEFE，按START后R0变为FDFC。运算器实验（2）实验步骤：将教学机左下方的5个拨动开关置为1XX00（单步、16位、脱机）；先按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，进行初始化。接下来，按下表所列的操作在机器上进行运算器脱机实验，将结果填入表中：执行操作I8I7I6I5I4I3I2I1I0SSTSSHSCIB口A口按START前按START后ALUCZVSALUCZVSFFFF→R00110001110010000000不用FFFF0001FFFF0001FFFF→R10110001110010000001不用FFFF0001FFFF0001R1+R0→R101100000100100000010000FFFE0001FFFD1001FFFF→R10110001110010000001不用FFFF1000FFFF00010001→R20110001110010000010不用0001000100010000R1-R2→R201101000100100100100001FFFE0000000110010001→R80110001110010001000不用0001100100010000R8+1→R80110000110010011000不用00020000000300001234→R50110001110010000101不用1234000012340000R5→YR5+1→R5010000100001001010101011234000012350000DDDD→R60110001110010000110不用DDDD0000DDDD00017777→R70110001110010000111不用7777000177770000R6-R7→R60110010010010010110011166660000EEEF1010R6逻辑右移1010000111011000110不用6666101033330010R7→Q0000000110010000111不用7777001077770000R7与Q的联合右移1000000111111100111不用777700003BBB1000实验结果分析（选择2个操作运算进行控制信号取值和运算结果值的进行分析）：（1）FFFF→R00110001110010000000不用FFFF0001FFFF0001分析：此指令要完成的目的是将FFFF赋给R0。B口对应R0，且地址为0000；只有R0一个值A口不用。数据来源为D，I2-I0为：111；I3-I5取加法即加0：000；最后的值存储到B口对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为011；接受ALU的标志位输出的值，所以SST选001；SSHSCI相当加法，所选值为000。因为将FFFF赋值给R0，输出为FFFF。（2）R7→Q0000000110010000111不用7777001077770000分析：此指令要完成的目的是将R7放入Q寄存器。B口对应R7，且地址为0111；只有R7一个值A口不用。数据来源为B，I2-I0为：011；I3-I5取加法即加0：000；最后的值放入Q寄存器并输出，所以I8-I6所选值为000；接受ALU的标志位输出的值，所以SST选001；SSHSCI相当加法，所选值为000。因为R7为7777，输出为7777。思考题：分析R1-R2→R2和R6-R7→R6的结果，并说明操作控制的区别。1）R1-R2→R201101000100100100100001FFFE000000011001分析：此指令要完成的目的为对R1-R2进行运算后将值赋给R2。B口对应R2，且地址为0010；A口对应R1，且地址为0001。数据来源为A和B，I2-I0为：001；运算是R-S，I3-I5为：010；最后的值存储到B口对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为011；该式接受ALU的标志位输出的值，所以SST所选值为001；该式执行的加（SUB），所以SSHSCI所选值为001。因为R1=FFFF，R1=0001，所以按START前ALU的输出值为FFFE。2）R6-R7→R60110010010010010110011166660000EEEF1010分析：此指令要完成的目的为对R6-R7进行运算后将值赋给R6。B口对应R2，且地址为0110；A口对应R1，且地址为0111。因为最后的值存储到B口多对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为011；运算是S-R，I3-I5为：001；数据来源是A和B，所以I2-I0所选值为001。该式接受ALU的标志位输出的值，所以SST所选值为001；该式执行的减（SUB），所以SSHSCI所选值为001。因为R6=DDDD，R7=7777，所以按START前ALU的输出值为6666，故输出值为6666。3）区别：R1-R2→R2的是R-S，所以I5-I3所选值为010，R6-R7→R6的是S-R，所以I5-I3所选值为001。分析R8+1→R8与R5→Y同时R5+1→R5的结果，并说明操作控制的区别。1）R8+1→R80110000110010011000不用0002000000030000分析：此指令要完成的目的是R8自加1，存储到B口多对应的地址并输出。B口对应R8，且地址为1000；只有R8一个值A口不用。数据来源为B，I2-I0为：011；I3-I5取加法即加0：000；最后的值存储到B口对应的地址并输出，所以I8-I6所选值为011；接受ALU的标志位输出的值，所以SST选001；SSHSCI自加1（INC），所以SSHSCI所选值为001。因为R8=0001，所以按START前ALU的输出值为0002，故输出值为0002。2）R5→Y同时R5+1→R5R5→YR5+1→R5010000100001001010101011234000012350000分析：此指令是将R5输出并R5+1存在R5中，因为有两个值，所以A口和B口都有值。R5地址是0101对应的是A口和B口。数据来源是B，所以I2-I0所选值为011；该式实现的自加1运算，所以I5-I3所选值为000；因为最后的值存储到B口对应的地址并输出R5，所以I8-I6所选值为010；该式接受ALU的标志位输出的值，所以SST所选值为001；该式执行的自加1（INC），所以SSHSCI所选值为001。因为R5=1234，所以按START前ALU的输出值为1234，故输出值为1234。区别：R8+1→R8输出的是B口数据，所以I8-I6所选值为011。R5→Y同时R5+1→R5输出的是A口数据，所以I8-I6所选值为010。注：1、每个同学要独立完成一份电子版实验报告；2、实验报告文件命名为：李老师班--运算器实验报告--学生姓名--学号3、请在下次实验课前交到刘万成老师的邮箱：[e-mail]