"太原工业学院计算机工程系2020年计算机原理实验报告：实验一—运算器实验"

实验名称：运算器实验 实验内容： 1. 熟悉 proteus 仿真系统 2. 设计并验证 4 位算数逻辑单元的功能 3. (扩展) 实现 ALU 输入输出锁存 4. (扩展) 实现 8 位算数逻辑运算单元 实验背景 太原工业学院计算机工程系的学生在计算机组成原理课程中进行了一次实验，实验名称为运算器实验。该实验旨在让学生熟悉proteus 仿真系统，并设计验证4位算数逻辑单元的功能，以及扩展实现ALU输入输出锁存和8位算数逻辑运算单元。学生通过实验，加深对计算机原理的理解，提高了实践能力。 实验环境： PC机+Win10+proteus 仿真器 实验日期： 2020.05.28 实验报告 实验一：理论分析 计算机运算器是以算术逻辑运算单元（ALU）为核心，通过CPU内部总线获取或发送数据，可以完成算数逻辑和位运算的数字电路部件。在本实验中，学生们需要设计实现运算器的ALU部分，可以使用74系列已有的算术逻辑运算单元，并进行扩展。 实验设计思路描述： 对于4位算数逻辑单元的功能设计，学生们首先需要了解ALU的基本功能，包括加法、减法、与、或、非等。然后根据数据位宽和操作码的设计来实现这些功能。在实验中，学生们需要注意数据的输入输出和结果的存储，以及如何在proteus仿真系统中验证设计的功能是否正确。 对于ALU输入输出锁存的扩展实现，学生们需要进一步理解ALU的内部结构和工作原理，设计合适的锁存电路来实现输入输出的控制，确保数据的稳定性和准确性。 在设计并验证8位算数逻辑运算单元的功能时，学生们需要将之前实现的4位算数逻辑单元进行扩展，考虑更多的数据输入输出和运算情况，并采用合适的控制电路来实现8位数据的运算和结果的存储。 在这一系列的实验中，学生们需要充分发挥对计算机原理课程的理解和学习，通过实验来检验自己的学习成果，并不断完善实验设计和实现，提高自己的动手能力和创新意识。 实验二：实验结果 学生们在实验中通过对proteus仿真系统的熟悉和ALU功能设计的理论分析，成功实现了4位算数逻辑单元的功能，并对ALU输入输出锁存和8位算数逻辑运算单元进行了扩展实现。他们通过验证实验结果，发现设计的功能可以正常运行，并且结果符合预期。 总结 通过这次实验，学生们加深了对计算机运算器和ALU功能的理解，提高了对数字电路设计的能力。他们充分发挥了创新意识和动手能力，成功完成了实验设计和验证，并对计算机原理课程有了更深层次的理解。这次实验为他们将来在计算机工程领域的发展打下了坚实的基础。