TD-CMA实验设备下的计算机组成原理运算器与移位器实验详解

本实验指导书针对计算机组成原理课程，重点介绍了一项关于基本运算器的实验。实验基于TD-CMA实验设备，目标是让学生理解并掌握运算器的基本结构和工作原理。 首先，实验的核心是运算器，它被设计成包含三个独立的运算部件：算术运算部件、逻辑运算部件以及移位运算部件。数据存储在暂存器A和暂存器B中，这些部件能够同时处理来自A和B的数据。控制信号S3至S0以及CN负责指示每个部件执行何种运算，多路选择开关确保每次只选择一个部件的结果作为ALU（算术逻辑单元）的输出。 在算术运算部分，如果涉及进位，运算结果会设置进位标志FC，并在输出前检查ALU零标志。运算器中的所有模块，包括这些部件，被集成在一个CPLD芯片(MAXIIEPM240)中，体现了现代处理器的高度集成化。 逻辑运算部件主要由逻辑门构建，由于后续会有专门的算术运算实验，这部分并未详述，强调了实验的递进性。移位运算则是通过桶形移位器实现，利用交叉开关矩阵，如图1-1-2所示，通过激活不同的对角线来实现不同类型的移位，如逻辑左移、逻辑右移和循环右移。对于未连接的输出位，移位过程可能涉及到符号扩展或0填充，这些细节由相关指令控制。 整体来看，这个实验让学生亲自动手操作和理解运算器内部的工作机制，不仅锻炼了技术技能，也加深了对计算机组成原理中基本运算单元的理解，有助于提升学生的实践能力和理论联系实际的能力。