第10章 实训

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1、第10章实训★实训一运算器★实训二存储器★实训三微控制器实验★实训四基本模型机设计与实现2007.7.21计算机组成原理一、实训目的1．了解运算器的组成结构。2．掌握运算器的工作原理。3．掌握简单运算器的数据传输方式。4．验证运算功能发生器(74LS181)及进位控制的组合功能。2007.7.22计算机组成原理二、实训要求完成不带进位及带进位算术运算和逻辑运算训练，了解算术逻辑运算单元的运用。三、实训原理1．运算器的设计原理（1）使用基本的门电路构成1位全加器。（2）利用进位传递逻辑将其构成N位并行加法器。（3）

2、利用多路选择逻辑实现多种输入输出组合选择，使加法器扩展为多功能的算术逻辑运算。2007.7.23计算机组成原理（4）利用多路选择逻辑实现移位功能。（5）使用加法器与移位器组合构成乘法器和除法器。（6）使用两个（定点）运算器部件的组合则可构成一个浮点运算器。2．74LS181运算器74LS181是一个四位ALU单元，它是由4个一位全加器以及进位电路构成。下面给出了正逻辑74LS181的逻辑图如图10-1所示，其功能表见表10-1。2007.7.24计算机组成原理图10-1正逻辑74LS181的逻辑图2007.7.2

3、5计算机组成原理S3S2S1S0M=0(算术运算)M=1(逻辑运算)Cn＝1（无进位）Cn＝0（有进位）0000F=AF=A+1F=A0001F=A

4、BF=(A

5、B)+1F=A

6、B0010F=A

7、BF=(A

8、B)+1F=AB0011F=0-1F=0F=00100F=A+ABF=A+AB+1F=AB0101F=AB+(A

9、B)F=AB+(A

10、B)+1F=B0110F=A-B-1F=A-BF=A⊕B0111F=AB-1F=ABF=AB1000F=A+ABF=A+AB+1F=A+B1001F=A+BF=A+B+1F=A

11、⊕B1010F=AB+(A

12、B)F=AB+(A

13、B)+1F=B1011F=AB-1F=ABF=AB1100F=A+AF=A+A+1F=11101F=A+(A

14、B)F=A+(A

15、B)+1F=A+B1110F=A(A

16、B)F=A+(A+B)+1F=A+B1111F=A-1F=AF=A表10-174LS181逻辑功能表(注意：“＋”为算术加，“

17、”为逻辑或，“－”为算术减。)2007.7.26计算机组成原理四、实训电路1.基本运算部件图10-2所示的是由两片74LS181芯片构成的8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片

18、，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，高位芯片的输出端Cn+4可连至进位锁存电路，以保存此进位。两个芯片的控制端S0～S3和M各自相连，其控制电平如表10-1。2007.7.27计算机组成原理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（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脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中了。

19、为了控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（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。2007.7.28计算机组成原理2．进位控制运算部件在图10-2的基础上增加进位控制部分,可设计出进位控制运算部件实训原理图如图10-3所示。其中181的进位进入一个74LS74锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STATEUNIT”的微动开关KK2上。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验

20、，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。2007.7.29计算机组成原理（下面两个图中S0、S1、S2、S3只和两片181连接，不连245）图10-2运算器实训原理图2007.7.210计算机组成原理图10-3进位控制实训原理图2007.7.211计算机组成原理五、实训步骤1．算术逻辑运算（1）实训说明实训电路如图10-2所示。其中运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）到AUJ3插座，再通过连接排线连接到内总线上。运算器的两个数据输入端分别由两个

21、锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入端已经连接到内总线上了。2007.7.212计算机组成原理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位SW-B，取低电平时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。总线显示灯（在BUSUNIT单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除T4为脉冲