实验指导书_计算机组成原理.doc

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1、●李英王强编●杨勇审《计算机组成原理》实验指导书东华理工学院自编教材20080XX计算机组成原理实验指导书编写：李英王强审校：杨勇东华理工大学信工学院二○○八年十月目录实验一运算器数据通路实验………………………………………….………………..1实验二总线存储器实验………………………………………………………………..11实验三运算器仿真实验…………………………………………………….………….20实验四存储器仿真实验…………………………………………………….………….25实验五输入输出接口仿真实验……

2、………………………………………….……….29实验六数据通路仿真实验………………………………………………………….….34实验七微程序实验……………………………………………………………………..38实验一运算器数据通路实验一、实验预习1、复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理。2、复习74LS181的工作原理，熟悉各管脚的逻辑功能。3、按实验原理要求设计运算器，画出逻辑电路图及实验连线图。4、预先拟订好实验步骤，考虑好可能产生的故障，并想好采取哪些实验技术手段进行排除。5、74LS18

3、1是一个带有输入函数发生器的四位并行加法器，如果要进行8位或更多位的运算，应如何处理？6、实验中挂在总线上的器件（如运算器、寄存器、开关等）向总线发信息时应注意些什么问题？二、实验目的1、熟悉74LS181函数功能发生器的功能，提高器件在系统中应用的能力。2、熟悉运算器的数据传送通路。3、完成几种算术/逻辑运算器操作，加深对运算器工作原理的理解。三、实验仪器实验仪器：1、综合硬件公共箱NS-GG12、逻辑电路搭试板NS-DS13、接线工具和连接导线实验器件：1、四位函数功能发生器74LS1812片

4、2、八D锁存器74LS3731片3、八D触发器74LS2732片4、八缓冲器74LS2441片器件介绍：1、八D锁存器74LS373输入输出Q输出控制使能GDLHHLHLLL×H××HLQ0Z图1-1八D锁存器74LS3732、八D触发器74LS273输入输出QCLRCLKDLXXH↑LH↑HHL×LLHQ0图1-2八D触发器74LS2733、八缓冲器74LS244控制输入数据通道状况1A?-1Y?2A?-2Y?LLLHHLHH通通通断断通断断图1-3八缓冲器74LS244四、实验原理1．运算器基

5、本结构运算器是计算机中对数据进行加工处理的部件，是中央处理单元（CPU）的主要组成部分之一。运算器基本结构一般由算术逻辑运算单元（ALU）、输入数据选择电路、通用寄存器组、输出数据控制电路等组成。如图（1-4）算术逻辑运算单元（ALU）：是对操作数进行算术运算和逻辑运算的器件。在各种运算中，相加操作是基本的操作；相减可通过取补和相加操作来实现；乘法和除法则可通过相加、移位、取补等基本操作来完成。至于逻辑运算则可用逻辑门来完成。通用寄存器组：它由若干寄存器构成，主要用来暂时存放参加运算的数据和运算结

6、果或中间结果。输入数据选择电路：是对送入运算器的数据进行选择和控制。输出数据控制电路：是对运算器输出数据进行控制。输出控制电路运算器（ALU）输入选择电路寄存器1寄存器2寄存器3图1-4运算器基本结构2．四位算术逻辑单元（ALU）74LS181的功能74LS181是一个带有输入函数发生器的四位并行加法器。它可以对两个四位二进制数进行16种算术运算，也可以对四对信息进行16种逻辑运算。如图（）所示为74LS181方框图和引脚图现将它外部引脚分为输入和输出二部分进行说明（1）输入信号操作数：A3；A2

7、；A1；A0，B3；B2；B1；B0，低位进位位Cn。A、B为两个四位二进制运算数据。Cn为来自低位进位位如Cn=0有进位，Cn=1无进位。操作功能控制编码：S3；S2；S1；S0。S3～S0共有16种编码，每一种编码都对应一种操作。算术/逻辑控制模式：M，当M=0时为算术运算，M=1时为逻辑运算。（2）输出信号运算结果：F3；F2；F1；F0为运算结果值，Cn+4为结果进位输出。“A=B”输出端：判别A、B两操作数是否相等。超前进位连接信号：P；G，主要提供全超前进位74182连接使用。图1-5

8、74LS181引脚图S3Cn+4F3F2F1F0A=BS2GS1四位算术逻辑单元（ALU）PS074LS181MCnA3A2A1A0B3B2B1B0图1-674LS181方框图表1-274LS181功能表功能选择S3~S0M=1逻辑功能M=0算术运算=1（无进位）=0（有进位）0000F=F=F=0001F=F=F=0010F=F=F=0011F=0F=减1[2的补码]F=00100F=F=F=0101F=F=F=0110F=F=F=0111F=F=F=1000F=F=F=1001