(1)掌握算术逻辑操作和算术逻辑操作的工作原理。 (2)熟悉简单操作员的数据传输通路。 (3)验证实验台运算器的8位加、减、和、直通功能。 (4)根据给定数据完成几个指定的算术和逻辑操作。

图6显示了本实验中使用的计算器数据通路图。ALU由1片ispLSI1024构成。四片四位二选一输入寄存器74HC298构成两个操作数字寄存器DR1和DR2.保存参与操作的数据。DR1接ALUB数据输入端口，DR2接ALUA数据输入端口，ALU的输出在ispLSI1024通过三态门发送到数据总线DBUS7—DBUS进位信号C保存在0上ispLSI1024内的D寄存器。当实验台下部的IR/DBUS开关拨到DBUS在数据总线上连接8个红色发光二极管指示灯DBUS可显示运算结果或输入数据。另一个指示灯C显示计算器进位信号状态。由ispLSI由1024组成的8位运算器的运算类型由选择端组成S2、S1、S0选择，功能如表3所示： 进位C只产生在加减操作中，与、乘、直接操作不影响进位C的状态，即进位C保持不变。减法操作由加减反码1实现。在加法操作中，C代表进位；C代表借位。计算产生的进位在T上升沿4ispLSIC寄存器保存在1024内。 在SW_BUS#信号为0时，参与运算的数据通过三态门74HC244（SW_BUS）送到DBUS总线，然后送到DR1或DR2操作数字寄存器。实验台上的8个二进制数据开关可以输入数据SW0—SW7设置，其中SW0是最低位，SW7是最高位置。开关向上1，开关向下0。 图中尾部粗短线标记的信号为控制信号，控制信号为电位信号。T3、T4是脉冲信号，印刷板上连接到实验台的时间电路T3、T4信号上。S2、S1、S0、ALU_BUS、LD_DR2、LDDR1、M1、M2、SW_BUS#各电位控制信号用电平开关K0—K15来模拟。K0—K15是一组模拟各控制电平信号的开关。开关向上时为1，开关向下时为0，每个开关无固定用途，可根据实验具体情况选择。S2、S1、S0、ALU_BUS、LDDR2、LDDR一是高电平有效，SW_BUS#低电平有效。M1=1时，DR1选择D1—A1作为数据输入端；M1=0时，DR1选择D0—A0作为数据输入端。当LDDR1=1时，在T3在下降边，选定的数据被输入DR1寄存器。M2=1时，DR2选择D1—A1作为数据输入端；M2=0时，DR2选择D0—A0作为数据输入端。当LD_DR2=1时，在T3在下降边，选定的数据被输入DR2寄存器。 数据总线DBUS运算器有五个数据源：ALU，寄存器堆RF，控制台开关SW0—SW七、双端口存储器IDT7132中断地址寄存器IAR。在任何时候，两个或两个以上的数据源都不允许同时进入数据总线DBUS只允许一个(或不)数据源向数据总线输送数据DBUS输送数据。在本实验中，请令确保数据的正确设置和观察RS_BUS# = 1,LRW = 0,IAR_BUS# = 1。 在实验中，每次只产生一组T1、T2、T3、T4脉冲需要在实验台上脉冲DP、DB、DZ正确设置开关。DP开关置1，将DB、DZ每次按下0个开关QD按钮，顺序生成T1、T2、T3、T每个单脉冲。本实验采用单脉冲输出。

TEC-4计算机组成原理模拟实验系统。

(1)正确连接运算器模块和实验台上的电平开关，如图6所示K0—K15。由于计算器的C和C指示灯，8位数据开关SW0—SW7、T3、T4的连接已由印刷电路板连接，因此接线任务仅完成相关控制信号和电平开关K0—K15的连线。正确设置开关DZ、DB、DP。用数据开关SW0—SW7向DR1和DR2寄存器置数。 1．置ALU_BUS = 0，关闭ALU向数据总线DBUS的输出；置SW_BUS# = 打开数据开关SW0—SW7向数据总线DBUS的输出。注意数据总线DBUS(或任何其他总线)，任何时候只能有一个数据源输出。置IR/DBUS开关于DBUS位置，数据开关SW0—SW在7上设置各种数据，观察数据指示灯状态是否与数据开关状态一致。 2．置M1=1，选择DBUS作为DR1数据源；置LDDR1=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR1。置M2=1，选择DBUS作为DR2数据源；置LDDR2=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR2。向DR1存入０１０１０１０１，向DR2存入１０１０１０１０。 3．置SW_BUS# = 关闭数据开关SW0—SW7对数据总线DBUS的输出；置ALU_BUS = 1，开启ALU 对DBUS的输出。选择S2 = 0、S1 = 0、S1 = 1.通过直接操作计算器DBUS指示灯验证DR2中的内容是否为第二步设定的值。令S2 = 0、S1 = 1、S0 = 0，使运算器进行加运算，通过DBUS指示灯验证DR1中的内容是否为第二步设定的值。在表4中填入控制信号状态与DBUS显示状态。 (2)验证运算器的算术操作和逻辑操作功能。 1．令DR1 = 01100011B，DR2 = 10110100B，正确选择S2、S1、S0、依次加、减、与、直通，乘实验 ，写下实验结果(数据和进位)并分析结果。 2． 令DR1 = 10110100B，DR2 = 01100011B，正确选择S2、S1、S0、依次加、减、与、直通，乘实验 ，写下实验结果(数据和进位)并分析结果。 3． 令 DR1 = 01100011B，DR2 = 01100011B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，写下实验结果(数据和进位)并分析结果。 4． 令 DR1 = 01001100B，DR2 = 10110011B，正确选择S2、S1、S0、依次加、减、与、直通，乘实验 ，写下实验结果(数据和进位)并分析结果。 5．令DR1=11111111B，DR2 = 11111111B，正确选择S2、S1、S0、依次加、减、与、直通，乘实验 ，写下实验结果(数据和进位)并分析结果。

（3）M1、M控制信号的作用是什么？M1、M2高低电平，重复第(2)步，观察有什么问题？

分析：本实验主要从总线输入数据，并使用计算器进行简单的操作。首先手动将数据输入数据总线，然后分别存在DR1和DR2.将数据发送到运算器ALU在运算将运算结果输出到数据总线。具体步骤如下：

（1）接线 在模拟面板中完成接线。 将IAR_BUS#接VCC，RS_BUS#接VCC，LRW接GND，禁止中断地址寄存器IAR、寄存器堆RF、双端口存储器向数据总线DBUS送数。也可以通过将军CEL#接VCC禁止双端口存储器向数据总线DBUS送数。 将SW_BUS#接K0，将ALU_BUS接K1，S0接K2，S1接K3，S2接K4，LDDR1接K5，LDDR2接K6，M1接VCC，M2接VCC。 置开关DB = 0，DZ = 0，DP = 1.使实验系统处于单拍状态。 关闭实验台电源。按复位按钮CLR#，使实验系统处于初始状态。

按右侧提示连接 按复位按钮 CLR#，使实验系统处于初始状态。

1.置ALU_BUS = 0，关闭ALU向数据总线DBUS的输出；置SW_BUS# = 打开数据开关SW0—SW7向数据总线DBUS的输出。注意数据总线DBUS(或任何其他总线)，任何时候只能有一个数据源输出。置IR/DBUS开关于DBUS位置，数据开关SW0—SW在7上设置各种数据，观察数据指示灯状态是否与数据开关状态一致。 置K0（SW_BUS#） = 0，K1（ALU_BUS）= 0。置开关SW7—SW0为10101001B。数据指示灯显示101010B。它指示数据总线DBUS的值。打勾表1，不打勾代表0

2.置M1=1，选择DBUS作为DR1的数据源；置LDDR1=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR1。置M2=1，选择DBUS作为DR2的数据源；置LDDR2=1，按QD按钮，则将DBUS的数据打入DR2。向DR1存入０１０１０１０１，向DR2存入１０１０１０１０。 置K5(LDDR1) = 1，K6(LDDR2) = 0。按一次QD按钮，将01010101B置入DR1。 置K5(LDDR1) = 0，K6(LDDR2) = 1。将数据开关SW7—SW0置为10101010B，数据指示灯应显示10101010B。按一次QD按钮，将10101010B置入DR2。

3.置SW_BUS# = 1，关闭数据开关SW0—SW7对数据总线DBUS的输出；置ALU_BUS = 1，开启ALU 对DBUS的输出。选择S2 = 0、S1 = 0、S0 = 1，使运算器进行直通运算，通过DBUS指示灯验证DR2中的内容是否为第２步设置的值。令S2 = 0、S1 = 1、S0 = 0，使运算器进行加运算，通过DBUS指示灯验证DR1中的内容是否为第２步设置的值。在表4中填入控制信号状态与DBUS显示状态。 置K0(SW_BUS#) = 1，关闭数据开关SW0—SW7对数据总线DBUS的输出；置K1(ALU_BUS) = 1，开启ALU 对DBUS的输出。置K4(S2) = 0、K3(S1) = 0、K2(S0) = 1，使运算器进行直通运算。数据指示灯应显示10101010B。这表示DR2置数正确。置K4(S2) = 0、　K3(S1) = 1、K2(S0) = 0，使运算器进行加运算，数据指示灯应显示11111111B。这表示DR1中的数确实是01010101B。 S2 = 0、S1 = 0、S0 = 1时，DBUS指示灯验证DR2中的内容为第２步设置的值。 S2 = 0、S1 = 1、S0 = 0时，DBUS指示灯验证DR1中的内容为第２步设置的值。

1.令DR1 = 01100011B，DR2 = 10110100B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，记下实验结果（数据和进位）并对结果进行分析。 令DR1= 01100011B，DR2 = 10110100B，加的结果是00010111B，C = 1；减的结果是01010001B，C = 0；与的结果是00100000B，C不变；直通的结果是10110100B，C不变；乘的结果是00001100B，C不变。

2.令DR1 = 10110100B，DR2 = 01100011B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，记下实验结果（数据和进位）并对结果进行分析。 2．令DR1=10110100B，DR2 = 01100011B，加的结果是00010111B，C = 1；减的结果是10101111B，C = 1；与的结果是00100000B，C不变；直通的结果是01100011B，C不变；乘的结果是00001100B，C不变。

3.令 DR1 = 01100011B，DR2 = 01100011B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，记下实验结果（数据和进位）并对结果进行分析。 令 DR1 = 01100011B，DR2 = 01100011B，加的结果是11000110B，C = 0；减的结果是00000000B，C = 0；与的结果是01100011B，C不变；直通的结果是01100011B，C不变；乘的结果是00001001B，C不变。

4.令 DR1 = 01001100B，DR2 = 10110011B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，记下实验结果（数据和进位）并对结果进行分析。 4．令 DR1 = 01001100，DR2 = 10110011，加的结果是11111111B，C = 0；减的结果是01100111B，C = 0；与的结果是00000000B，C不变；直通的结果是10110011B，C不变；乘的结果是00100100B，C不变。

5.令DR1=11111111B，DR2 = 11111111B，正确选择S2、S1、S0，依次进行加、减、与、直通，乘实验 ，记下实验结果（数据和进位）并对结果进行分析。 5．令DR1=11111111B，DR2 = 11111111B，加的结果是11111110B，C = 1；减的结果是00000000B，C不变；与的结果是11111111B，C不变；直通的结果是11111111B，C不变；乘的结果是11100001B，C不变。

（3）M1、M2控制信号的作用是什么？改变M1、M2的高低电平，重复第（2）步，观察出现什么问题？ M1用于选择DR1的数据输入源。M1=1时，DR1选择D1—A1作为数据输入端；M1=0时，DR1选择D0—A0作为数据输入端。M2用于选择DR2的数据输入源。M2=1时，DR2选择D1—A1作为数据输入端；M2=0时，DR2选择D0—A0作为数据输入端。在做实验内容（2）时，如果将M1或者M2由接VCC改为接GND，则DR1或者DR2选择寄存器堆作为数据输入源。由于没有给寄存器堆中的寄存器置数，因此寄存器的内容处于不可知状态。因此在M1 = 0或者M2 = 0时，进行实验内容（2），结果将是无法预知的。