计算机组成原理--实验二算术逻辑运算实验

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1、实验二算术逻辑运算实验一、实验目的（1）了解运算器芯片（74LS181）的逻辑功能。（2）掌握运算器数据的载入、读取方法，掌握运算器工作模式的设置。（3）观察在不同工作模式卜•数据运算的规则。二、实验原理1•运算器芯片（74LS181）的逻辑功能74LS181是一种数据宽度为4个二进制位的多功能运算器芯片,封装在壳中,封装形式如图2-3所示。5VAlBlA2B2A3B3CnAF3可囱r^nrFinsirvi药nrinn帀74LS181123456789101112BOAOS3S2SISOCnMF0FlF2GND图2-374LS181封装图主

2、要引脚冇：（1）A0-A3：第一组操作数据输入端。（2）B0-B3：第二组操作数据输入端。（3）F0-F3：操作结果数据输入端。（4）F0—F3：操作功能控制端。（5）Cn：低端进位接收端。（6）Cti4：高端进位输出端。(7)M：算数/逻辑功能控制端。芯片的逻辑功能见表2・1•从表中可以看到当控制端SO—S3为1001、M为0、页为1吋，操作结果数据输出端F0-F3上的数据等于第一组操作数据输入端A0—A3上的数据加笫二组操作数据输入端BO—B3上的数据。当S0—S3、1、面上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算

3、操作或算数运算操作。在加法运算操作时，页、而进位信号低电平有效；减法运算操作时，页、而借位信号高电平有效；而逻辑运算操作时，页、而进位信号无意义。2.运算器实验逻辑电路试验台运算器实验逻辑电路屮，两片74LS181芯片构成一个长度为8位的运算器，两片74LS181分别作为第一操作数据寄存器和第二操作数据寄存器，一片74LS254作为操作结果数据输出缓冲器，逻辑结构如图2・4所示。途屮算术运算操作时的进位Cy判别进位指示电路；判零Zi和零标志电路指示电路，将在实验三中使用。第一操作数据由B-DA1(BUSTODATA1)负脉冲控制信号送入名为

4、DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUSTODATA2)负脉冲控制信号送入名为DA2的第二操作数据寄存器。74LS181的运算结果数据由ALU-B(ALUTOBUS)低电平控制信号送总线。SO—S3、M芯片模式控制信号同时与两片74LS181的SO—S3、M端相连，保证二者以同一工作模式工作。实验电路的低端进位接收端Ci与低4位74LS181的面相连，用于接收外部进位信号。低4为74LS181的页与高4位74LS181的页上相连，实现高、低4位之间进位信号的传递。高4位之间进位信号的传递。高4位74LS181的而送进位C

5、y判别和进位指示电路。表2・174LS181芯片逻辑功能表功能选择输入、输出关系S3S2S1SOM=HM二L算术运算逻辑运算Cn=HCn=L0000F=AF=AF=A力口10001F=A+BF=A+BF=(A+B)加10010F=A*BF=A+BF二(A+®加10011F=0F=0-1F=00100F二A・BF=A力口(A+B)F=A力口(A+卫)力口10101F=KF=(A+B)加(A+可F=(A+B)加(人岳)加10110F=A©BF=A减B减1F-A减B0111F=A*B*F=(A・B)减1F=A*B1000F=A+BF=A力口(A・

6、B)F=A力口(A*B)力口11001F=A㊉BF=A力口BF=A力口B力口11010F=BF=(A+E)加(A*B)F=(A+B)加(A・B)加11011F=A・BF=(A・B)减1F=A・B1100F=1F=A力口AF=A力口A力口11101F=A+~BF=(A+B)力口AF=(A+B)加A加1111()F=A+BF=(A+B)力口AF=(A+补加A加11111F=AF二A减1F=A控制电平说明：“L”或“0”表示低电平，“H”或“1”表示高电平逻辑操作符说明：“一”表示非操作，“+”表示“或”操作，“•”表示“与”操作，“㊉”表示“异

7、或”算术操作符说明：“加”衣示加法操作，“减”衣示减法操作三、实验过程1•连线参照实验逻辑原理图进行连线，实验台上数据线用总线连接器连接好后一般不动，控制信号线需手工连接，本实验要连接的控制线如Ko(1)把输入、输出单元(INPUT/OUTPUTUNIT)的10-R、10-W与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的I0-R、10-W相连接。(INPUT/OUTPUTUNIT)的Ai接地。把算术逻辑部件(ALUUNIT)的S3—SO、M、Ci与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的S3・SO、M、Ci相连接。把算术逻辑部件(ALUUN

8、IT)的B-DAkB・DA2、ALU-B与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的B・DA1、B・DA2、ALU-B相连接。nrIn>图2-4算数逻辑运算部件原理图2.数据输入