1、班級：計算機科學與技術3班 學號： 310 姓名： 康小雪 日期： 2011-9-24 實驗2運算器實驗預習實驗報告疑問：1、 如何將結(jié)果顯示在數(shù)碼管上？2、 實驗中輸入端口比所給實驗箱上的輸入按鈕多，如何解決這個問題？3、 讓7449在顯示十六進制數(shù)的時候，會顯示亂碼，如何解決這個問題？實驗報告一、 波形圖：參數(shù)設置：Endtime:2.0us Gridsize:100.0ns信號設置：Clk: 時鐘信號，設置周期為100ns占空比為50%。K: 由k7k0八個信號組成，數(shù)據(jù)輸入信號，十六進制。sw|r4|r5|ALU_bus: 由sw_bus（輸入數(shù)據(jù)到總線）、r4_bus（將R4寄存器的

2、值反饋到總線上）、r5_bus（將R5寄存器的值反饋到總線上）、ALU_bus（將運算結(jié)果的值反饋到總線上）四個信號組成，輸入信號，二進制，低電平有效。ld_r1|r2|r4|r5: 由ld_r1（將運算結(jié)果存入R1寄存器）、ld_r2（將運算結(jié)果存入R2寄存器）、ld_r4（將運算結(jié)果存入R4寄存器）、ld_r5（將運算結(jié)果存入R5寄存器）四個信號組成，輸入信號，二進制，高電平有效。m|cn: 由m（運算種類的選擇信號）、cn（表明有無進位的信號）兩個信號組成（其中m=0表示算術運算，m=1表示邏輯運算，cn=0表示有進位，cn=1表示無進位），輸入信號，二進制。s: 算數(shù)邏輯單元控制選擇信

3、號，由s3s0四個信號組成，輸入信號，二進制。d: 數(shù)據(jù)輸出的中間信號，由d7d0八個信號組成，雙向信號，顯示總線上的數(shù)據(jù)，十六進制。dresult: 最終的數(shù)據(jù)輸出信號，由d7resultd0result八個信號組成，輸出信號，八進制。 1) 初始狀態(tài)：K無輸入，bus信號無效，lddr信號無效，總線上位高阻態(tài)。2) 05Hà總線(sw_bus=0)àDR1(ld_r1=1)：K輸入05，sw_bus=0，ld_r1=1,可以看到dresult=05；06Hà總線(sw_bus=0)àDR2(ld_r2=1)：K輸入D2，sw_bus=0，ld_r2=

4、1,可以看到dresult=0A。3) AorB的運算結(jié)果(m|cn=01、s=0001)à總線(ALU_bus=0)àR4(ld_r4=1)： alu_bus=0，ld_r4=1，m|cn=01，s=0001，可以看到dresult=0F。4) not(A and B)的運算結(jié)果(m|cn=10、s=0100)à總線(ALU_bus=0)àR5(ld_r5)：alu_bus=0，ld_r5=1，m|cn=10，s=0100，可以看到dresult=0A。5) R4à總線(r4_bus=0)àr1(ld_r1=1)：r4_bus=0，

5、ld_r1=1,m|cn=00,s=0000,可以看到dresult=0F。6) DR1加B的運算結(jié)果(m|cn=01、s=1001)à總線(ALU_bus=0)àR4(ld_r4)：alu_bus=0，ld_r4=1,m|cn=01,s=1001,可以看到dresult=19。7) R4à總線(sw_bus=0)àDR1(ld_r1=1)：r4_bus=0，ld_r1=1，m|cn=00，s=0000，可以看到dresult=19；8) R5à總線(sw_bus=0)àDR2(ld_r2=1)：r5_bus=0，ld_r5=1，m|

6、cn=00，s=0000，可以看到dresult=0A。9) DR1減DR2的運算結(jié)果(m|cn=00、s=0110) à總線(ALU_bus=0)àR4(ld_r4=1)：alu_bus=0，ld_r4=1，m|cn=00，s=0110，可以看到dresult=0F。記錄實驗復合運算： (A or B) 減 not (A and B) 加 B運算m,cn,s3.0DR1DR2ALU結(jié)果R4R5AorB01000105H0AH0FH0FH00Hnot(A and B)10010005H0AH0FH0FH0AHR4加B0110010FH0AH19H19H0AHR4減R5000

7、11019H0AH0FH19H0AH調(diào)換運算了加B與減R5的運算順序，可以免去DR2中的數(shù)據(jù)被覆蓋后重新輸入B的麻煩。結(jié)論： 通過將數(shù)據(jù)05H、0AH輸入到兩個寄存器中，經(jīng)過實驗設計的運算器，進行(A or B) 減 not (A and B) 加 B的復合運算，最終得出0FH的正確結(jié)果。說明本實驗的設計能實現(xiàn)運算器的運算功能，電路設計正確。二、實驗日志思考題：1、存入DR1、DR2的數(shù)據(jù)如何在總線上顯示？答：將m、cn、s分別置0、1、0000，并將alu_bus置0，可完成將DR1中數(shù)據(jù)在總線上顯示。將m、cn、s分別置1、0、1010，并將alu_bus置0，可完成將DR2中數(shù)據(jù)在總線上

8、顯示。2、復合運算時，ALU出的中間結(jié)果為什么不能直接存入DR1或DR2？答：因為DR1、DR2作為算術邏輯運算單元的入口，式中利用其他值的運算必須存于DR1或DR2中才能完成運算。如果直接將中間結(jié)果存于DR1或DR2，則它有可能在接下來的它參與的運算中數(shù)值被覆蓋掉。這樣中間值沒有被保存，得不出最后的正確結(jié)果。3、計算機中的負數(shù)如何表示？答：通過設置符號位，0表示正數(shù)，1表示負數(shù)。4、74181的功能表中運算“+”于“加”的區(qū)別是什么？答：運算“+”表示邏輯運算中的“與”；運算“加”表示算術運算中的“+”。5、exp_r_alu.vhd中并置運算符“&”主要作用是什么？答：主要作用是連

9、接，由m、cn、s通過“&”組成六位的二進制數(shù)，作為運算的選擇控制信號，來進行算術邏輯運算的選擇。6、exp_r_alu.vhd代碼中為什么要調(diào)用ieee.std_logic_unsigned庫？答：因為ieee.std_logic_unsigned庫中定義了基于std_logic以及std_logic_vector的無符號的算術運算，這樣才能保證運算器功能的正常實現(xiàn)，得出正確的結(jié)果。7、VHDL語言中如何表示十六進制格式數(shù)據(jù)？答：通過在數(shù)據(jù)的前面加上x，然后再在“”里寫入數(shù)據(jù)。遇到的問題及解決方案：1. 如何將結(jié)果顯示在數(shù)碼管上？加入以下附加電路模塊：2. 實驗中輸入端口比所給實驗箱

10、上的輸入按鈕多，如何解決這個問題？將數(shù)據(jù)輸入部分用2個16進制的計算器組合而成，對于它的算術邏輯運算單元功能控制選擇信號s3s0用一個16進制計數(shù)器來表示。3.讓7449在顯示十六進制數(shù)的時候，會顯示亂碼，如何解決這個問題？自己重新寫一個譯碼器，其具體的代碼如下：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity bus_reg7 is port( sin :in std_logic_vector(3 downto 0); sout :out std_logic_vector(6 downto 0);end bus_reg7;architecture

11、 rtl of bus_reg7 is signal xsin:std_logic_vector(3 downto 0); signal xsout:std_logic_vector(6 downto 0); begin xsin<=sin; process(xsin,xsout) begin case sin is when"0000"=>xsout<="1111110"-0 when"0001"=>xsout<="0110000"-1 when"0010"=&g

12、t;xsout<="1101101"-2 when"0011"=>xsout<="1111001"-3 when"0100"=>xsout<="0110011"-4 when"0101"=>xsout<="1011011"-5 when"0110"=>xsout<="1011111"-6 when"0111"=>xsout<=&qu

13、ot;1110000"-7 when"1000"=>xsout<="1111111"-8 when"1001"=>xsout<="1111011"-9 when"1010"=>xsout<="1110111"-A when"1011"=>xsout<="0011111"-b when"1100"=>xsout<="1001110"

14、;-C when"1101"=>xsout<="0111101"-d when"1110"=>xsout<="1001111"-E when"1111"=>xsout<="1000111"-F end case; sout<=xsout; end process; end rtl;4.下載到數(shù)碼管之后，只有K輸入的低位能夠正確顯示16進制計數(shù)器的結(jié)果，剩下的s和的高位都不能正確顯示。設計電路時，數(shù)碼管顯示電路的內(nèi)部實際上我將所有的輸出都使用了，也就是可以點亮八個數(shù)碼管，下載的時候，我只用到了5個，但是，我把方向搞反了，以至于下載到了錯誤的數(shù)碼管上，還以為自己的電路設計有問題-_-!。實驗心得： 由于這陣子比較忙，實驗也落