组成原理实验实验报告1：算术逻辑运算实验

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1、实验报告1:算术逻辑运算实验实验小组：第6组实验人：胡运州(学号:1152906)张至诚(学号:1252411)实验日期：2014年11月180,星期二1.实验目的a)了解运算器的组成结构。b)掌握运算器的设计方法。c)学习运算器的设计方法。d)掌握简单运算器的数据传输通路。e)验证运算功能发生器的组合功能。2.实验设备TD-CM+或TD-CM++教学实验系统一套。3.实验原理实验中所使用的运算器数据通路如图1所示DOCNALU-BC…0QJ・・・g…U)HS2MwKt11IH7•・・t*»l"叫眇AO

2、]H-WCNCmALU(I8I)M从…人0小・・BOLDDH：TMSWHB7H0【图1]图屮所示的是rfl两片74LS181芯片以并/串形式构成8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端C（n+4）与高位芯片的进位输入端5相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0~S3和M各自相连。74LS181芯片的逻辑功能如下:方式M=0算术运算M=1逻辑运算S3S2SISOCN=1（无进位）CN=0（有进位）0000F二AF二A加10001F=A+BF=(A+B

3、)加1F=~(A+B)0010F二A+~BF二(A+~B)加1F二(~A)B0011F二负1F二0F二全00100F=A加ACB)F二A加A~B加1F^(AB)0101F=(A+B)加A〜BF=(A+B)加A~B加10110F二A减B减1F二A减BF二A㊉B0111F=A(~B)减1F二A(~B)F二A~B1000F=A加ABF二A加AB加1F="A+B1001F二A加BF=A加B加1F=~(A㊉B)1010F=(A+~B)加ABF=(A+~B)加AB加1F二B1011F=AB减1F=ABF二AB110

4、0F二A^11AF=A加A加1F二全11101F=(A+B)加AF=(A+B)加A加1F二A+~B1110F=(A+~B)加AF=(A+~B)加A加1F二A+B1111F二A减1F二AF二A【表1】为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1,DR2（用锁存器74LS273实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1或DR2中，则锁存器74LS273的控制端LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲到来时，总线上的数据就被锁存进DR1中或DR2中了。为控制运算器向内总线上输

5、出结果，在其输出端连接一个三态门（用74LS245实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平。数据输入单元（实验板上印有I7PUTDEVICE）用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的信号SW-B取低电平，开关上的数据就通过三态门而进入内总线中。总线数据显示灯（在BUSUNIT单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号屮除T4为脉冲信号外，其他均为电平信号。由于实验电路的时序信号均已连接至“

6、W/RUNTT”的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/RUNIT”单元中的T4接至“STATEUNIT”单元中的微动开关KK2的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。S3、S2、SI、SO、5、M、LDDRKLDDR2、ALU-B、SW-B各电平控制信号使用uSWITCHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟,其中5、ALU-B、SW-B为低电平有效,LDDR1、LDDR2为高电平有效。对于单总线数据通路做实验时就要分时控制总线，即当DR1、DR2工作暂存器打入数据时，数据开关

7、三态门打开，这是应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结杲至总线吋也应保证数据输入三态门是关闭状态。4.实验步骤a）按照图2连接实验电路并检查无误。图屮将用户需要连接的信号线用小圆圈标明（英他实验相同，不再说明）AUJ3BOSW-BALU-BS3—CNLDDR!LDDR2SWITCHUNITALUUS3—CNLDDRILDDR2BUSUNITW/RUNITSTATEUNrrT4审扎ALUUNITBUSUNITDO【图2】b）打开电源开关。c）用输入开关向暂存器DR1置数。i.用输入开关形成二进制

8、数01100101（或其他数值）。（数据显示：灯亮为0,灭为1）。ii.是SWITCHUNIT单元中的开关SW-B二0（打开输入三态门）、ALU~B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1二1、LDDR2=0«iii.按动微动开关KK2,则将二进制数01100101置入DR1中。d）用输入开关向暂存器DR2置数。i.用输入开关形成二进制数10100111（或其他数值）。ii.SW-B=0、ALU-B=1保持不变，改变LDDRKLDDR2・使