计算机组成原理课程设计实验报告

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1、计算机组成原理课程设计实验报告学院：计算机科学与工程学院专业：计算机科学与技术班级：计算机二班学号：姓名：评分：2010年6月23日实验一验证74LS181运算和逻辑功能一、实验目的：1、掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；2、熟悉简单运算器的数据传送通路；3、画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；4、验证4位运算功能发生器（74LS181）组合功能。二、实验原理：1、ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。4位ALU_74LS181能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下：方式M=1逻辑运算M=0算术运算S3S2S1S0逻辑运算CN=1(无进

2、位)CN=0(有进位)0000F=/AF=AF=A加10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10010F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加10011F=0F=负1（补码形式）F=00100F=/(AB)F=A加A(/B)F=A加A/B加10101F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10110F=A⊕BF=A减B减1F=A减B0111F=A/BF=A(/B)减1F=A(/B）1000F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11001F=/(A⊕B)F=A加BF=A加A加11010F=BF=(A+/B)加ABF=

3、(A+/B)加AB加11011F=ABF=AB减1F=AB1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A(上表中的“/”表示求反)2、具体示例功能解析（1）A、S、D、F键分别控制U1单元的输入，通过选择高低电平，输入四位二进制数，在U1单元显示为一位十六进制数，例如：A为高电平，S为低电平，D为高电平，F为低电平，则U1将显示为5；同理，G、H、J、K键分别控制U2单元的输入；（2）Z、X、C、V键分

4、别作为74LS181N的S0、S1、S2、S3运算选择控制端的开关，实现决定电路执行哪一种运算；（3）CN引脚是最低位进位输入控制引脚，CN=0，表示有进位，CN=1，表示无进位；M引脚为状态控制端，Ｍ＝１，表示逻辑运算，Ｍ＝０，表示算术运算；（４）F3、F2、F1、F0均为数据输出引脚，F3为最高位。图1：4位74LS181电路示意图3、ALU-74LS181引脚说明：M=1逻辑运算，M=0算术运算。引脚说明M状态控制端M=1逻辑运算；M=0算术运算S3S2S1S0运算选择控制S3S2S1S0决定电路执行哪一种算术A3A2A1A0运算数1，引

5、脚3为最高位B3B2B1B0运算数2，引脚3为最高位Cn最低位进位输入Cn=0有进位；Cn=1无进位Cn+4本片产生的进位信号Cn+4=0有进位；Cn+4=1无进位F3F2F1F0F3F2F1F0运算结果，F3为最高位三、实验内容：图2：4位74LS181电路验证图如上图所示，M=0，进行算术运算，CN=1，表示无进位，Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ０分别为１００１，因此对应的运算为：Ｆ＝Ａ加Ｂ，由此可见实验结果正确。图3：4位74LS181电路验证图如上图所示，M=１，进行算术运算，Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ０分别为１１１０，因此对应的运算为：Ｆ＝Ａ＋Ｂ，由

6、此易知实验结果正确。图4：4位74LS181电路验证图如上图所示，M=0，进行算术运算，CN=０，表示有进位，Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１、Ｓ０分别为１００１，因此对应的运算为：Ｆ＝Ａ加Ｂ加１，由此易知实验结果正确。综上验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，列出结果如下表：S3S2S1S0数据1数据2算术运算（M=0）逻辑运算（M=1）Cn=1(无进位)Cn=0(有进位)0000AH5HF=A(1010)F=B(1011)F=5(0101)0001AH5HF=F(1111)F=0(0000)F=0(0000)0010AH5HF=A(1010)F=B

7、(1011)F=5(0101)0011AH5HF=F(1111)F=0(0000)F=0(0000)0100FH1HF=D(1101)F=E(1110)F=E(1110)0101FH1HF=D(1101)F=E(1110)F=E(1110)0110FH1HF=D(1101)F=E(1110)F=E(1110)0111FH1HF=D(1101)F=E(1110)F=E(1110)1000FHFHF=E(1110)F=F(1111)F=F(1111)1001FHFHF=E(1110)F=F(1111)F=F(1111)1010FHFHF=E(111

8、0)F=F(1111)F=F(1111)1011FHFHF=E(1110)F=F(1111)F=F(1111)11005H5HF=A(1010)F=B