计算机组成原理之算术逻辑运算实验

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1、计算机与信ZQ/技术学院实验报告姓名学号专业班级2009级计算机科学与技术课程名称计算机组成原理课程设计实验曰期2011/8/23成绩指导教师批改曰期实验名称实验1算术逻辑运算实验一、实验目的:1、了解运算器的组成结构；2、掌握运算器的工作原理；3、学习运算器的设计方法；4、掌握简单运算器的数据运输通路；5、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。二、实验原理：实验屮所用的运算器数据通路图1.1所示。其屮运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。右方为低4位运算芯片，左方为高4位的运算芯片。低4位芯片的进位输出端C（n

2、+4）与高位芯片的输入端Cn相连，使低4位的运算产生的进位送进高4位运算中。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端SO〜S3和M各自相连，其控制信号由表1.1给出。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的控制器LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲到来吋，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2屮了。为控制运算器将

3、Aj总线上输出运算结果，在其输出端连接了

4、一个三态门（用74LS245实现）。若耍将运算结果输出到总线上，则要经过三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平，否则输出高阻态。数据输入单元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，该三态门的控制信号SW-B取低电平时，开关上的数据就通过三态门而送入内总线中。总线数据显示灯（在BUSUNIT单元中）己与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号屮除T4脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路屮的时序信号均已连至"W/RUNIT〃单元屮相应时序信号引出端，因此需要将〃W/RUNIT〃单元中的T4接

5、至"STATEUNIT〃单中的微动开关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、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各电平控制信号用"SWITCHUNIT〃单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。实验步骤：（1）按照图1.2连接电路。（图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明，以下实验相同，不再另做说明）（2）仔细查线无误后，接通电源。（3）用输入开关向暂存器DR1置数。①拨动微动开关形成二进制数。（数值显示，

6、灯亮为0、灭为1）②使SWITCHUNIT单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0o③按动微动开关KK2,则将二进制数置入DR1中。（4）用输入开关向暂存器DR2置数。①拨动输入开关形成二进制数。②SW-B=0，ALU-B=1,改变LDDR1、LDDR2,使LDDR1=O、LDDR2=1。③按动微动幵关KK2，则将二进制数置入DR2中。图1.1运算器通路图图1.2算术逻辑实验接线图（5）检验DR1和DR2中存的数是否正确。①关闭数据输入三态门（SW-B=1）,打幵ALU

7、输岀三态门（ALU-B=O）,并使LDDR1=O、LDDR2=0,关闭寄存器。②置S3、S2、SI、SO、M为11111,总线显示灯则显示DR1中的数。③置S3、S2、SI、SO、M为10101,总线显示灯则显示DR2屮的数。（6）改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。①SW-B=1、ALU-B=O保持不变。②按表1.1置S3、S2、SI、SO、M、Cn的数值，并观察总线显示灯显示的结果。例如：罝S3、S2、SI、SO、M、Cn为100101，运算器进行加法运算。置S3、S2、SI、SO、M、Cn为011000,运算器进行减法运算。（7）验证7

8、4LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）。在给定DR1和DR2的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表1.2中，并结合表1.1理论分析进行比较和验证。表1.174LS181功能表DR1DR2S3S2SISOM=o（算术运算〉M=1（逻辑运算》CN=1（无进位｝CN=0（有进位｝AB0000F=AF二A加1F=AAB0001F=A+BF=（A+B）WlF=A+BAB0010F=A+巨F=（A+巨）加1F=ABAB0011F=0减1F=0F=0AB0100F=A加ABF=A加A巨加1F=ABAB0101F=ABiU（A+B）

9、F=A百加（A+B）加1F=BAB0110F=A减B减1F=A减BF=A㊉BAB0111F=A巨减1F二ABF=ABAB1000F=A加