计算机组成原理移位运算实验报告.doc
计算 机组成原理实验五 移 位运算实验 姓名 陈衍席 学号1205110125 网工 1202 【实验环境】【实验环境】 1. Windows 2000 或 Windows XP 2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115 计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 【实验目的】【实验目的】 本次实验要求掌握移位控制的组合功能。 【实验要求】【实验要求】 可以利用原理图设计并实现给定数据的逻辑左移 SLL、逻辑右移 SRL、算术右移 SRA 几种 指定的运算。实验要求自己给定一个数据，然后进行功能仿真，验证仿真结果与理论结果是 否一致。 【实验原理】【实验原理】 移位运算器就是实现将二进制数向左或者向右移动多少位。二进制数据(真值)每相对于小 数点左移一位，相当于乘以 2；每相对于小数点右移一位，相当于除以 2。 它根据二进制数有无符号分为逻辑移位运算和算术移位运算，另外还有循环移位。 1、逻辑移位将移位的数据视为无符号数据，各数据位在位置上发生了变化，导致无符号 数据的数值(无正负)放大或缩小。 2、算术移位将移位的数据视为带符号数据(机器数) 。算术移位的结果，在数值的绝对值 上进行放大或缩小，同时，符号位必须要保持不变。 3、循环移位所有的数据位在自身范围内进行左移或者右移，左移时最高位移入最低位， 右移时最低位移入最高位。 其中算术左移 SLA、算术右移 SRA把操作数看成带符号数。对寄存器操作数进行移 位(要移动数的第 0 位符号位不变。右移时空出的其余位补与第 0 位相同的 1 或 0；左 移时空出的位补 0) ，位数由有效地址决定。 逻辑左移 SLL、逻辑右移 SRL把操作数看成无符号数。对寄存器操作数进行移位(不管 左右移，要移动数空出的位补 0,位数由有效地址决定。 表 移位运算器真值表 输输 入入 输输 出出 D310D310 SA40SA40 RightRight ArithArith SH310SH310 A A B B 右移标志右移标志 算术运算标志算术运算标志 D D 移位移位 SASA 位位 【实验步骤】【实验步骤】 1 1、根据图中提示，建立、根据图中提示，建立移位运算器原理图文件。移位运算器原理图文件。 注意注意 由于在位移运算器的原理图设计中需要调用前面设计的 32 位 2 选 1 多路选择器，因此 需要将在实验四的工程文件中建立的需要将在实验四的工程文件中建立的 mux2x32nux2x8mux2x1 的的.bdf.bsf 文件导入到文件导入到 本次实验的工程文件中来。本次实验的工程文件中来。具体步骤 1 首先，最好将要调用到的所有的文件复制到本次建立的工程文件夹内。 例如 (2)在新建项目工程文件时，弹出添加文件界面，点击【User Libraries】按键或者在设计 原理图的时候，点击【Project】【Add/Remove Files in Project】 ，在“General”中选择 “Libraries” ) 。 在弹出的界面，点击【】 ，导入含有以前所建文件的文件夹，点击【打开】 ， 点击【Add】按键，添加该元件库， 添加成功，单击【OK】 。 添加成功后在后来建立的原理图文件中，就可以看见该原理图库文件， 3 根据图中提示，完成原理图设计。 2 2、文件编译、文件编译 3 3、功能仿真、功能仿真 仿真结果及结果分析 设置 D 为任意 32 位二进制数，SA 为从 0 开始的 5 位二进制计数脉冲，Aright 为周期为 50ns 的时钟脉冲，Right 为周期为 10ns 的时钟脉冲。 如图所示 在 10ns15ns 时，D0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA1、Arith0、Right0， 逻辑左移 1 位。 输出为 SH0110 1111 0101 0100 0111 0010 1100 1000 。 在 15ns20ns 时，D0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA1、Arith0、Right1， 逻辑右移 1 位。 输出为 SH0001 1011 1101 0101 0001 1100 1011 0010 。 在 140ns145ns 时， D1100 0010 1011 1010 0100 1000 0111 1100 ， SA14、 Arith1、 Right0， 算术左移 14 位。 输出为 SH1001 0010 0001 1111 0000 0000 0000 0000 。 在 15ns20ns 时，D0011 0111 1010 1010 0011 1001 0110 0100 ，SA14、Arith1、Right1， 算术右移 14 位。 输出为 SH1111 1111 1111 1111 0000 1010 1110 1001 。 上图说明 SA 计数到 32 位又从 0 开始。 实验总结通过本次实验，我掌握移位控制的组合功能。
