掌握运算器的组成及工作原理.doc

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1、计算机组成原理实验指导书-２３-实验一运算器实验一、实验目的：1．掌握运算器的组成及工作原理；2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；3．验证带进位控制的74LS181的功能。二、预习要求：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预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。三、实验设备：EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。四、电路组成：B0B7本模块由算术逻辑单元ALU74LS181（U29、U30）、暂存器74LS273（U27、U28）、三态门74

2、LS244（U31）和进位控制电路GAL芯片（U32）等组成。电路图见图1-1(a)、1-1(b)。图1-1（a）ALU电路计算机组成原理实验指导书-２３-图1-1（b）GAL芯片进位控制电路算术逻辑单元ALU是由两片74LS181构成。74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平工作方式74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。两片74LS273构成两个八位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。图1-27

3、4LS181管脚分配表1-274LS181输出端功能符号74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。计算机组成原理实验指导书-２３-选择M=1逻辑操作M=0算术操作S3S2S1S0Cn=1（无进位）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=减1(2的补)F=00100F=/(A*

4、B)F=A加A*/BF=A加A*/B加10101F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B)加A*/B加10110F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A减B0111F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1000F=/A+BF=A加A*BF=A加A*B加11001F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加11010F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11011F=A*BF=A*B减1F=A*B1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=

5、A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A表1-174LS181功能表图1-3（a）74LS273管脚分配图1-3（b）74LS273功能表计算机组成原理实验指导书-２３-图1-4（a）74LS244管脚分配图1-4（b）74LS244功能五、工作原理：运算器的结构框图见图1-5：算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位运算器，两片74LS181以并／串形式构成8位运算器。它可以对两个八位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原

6、码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。两片74LS273作为两个八位数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。计算机组成原理实验指导书-２３-六、实验内容：验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。七、实验步骤：Ⅰ、单片机键盘操作方式实验注：在进行单片机键

7、盘控制实验时，必须把开关K4置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。1.实验连线（键盘实验）：实验连线图如图1－6所示。（连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。）读写控制电路T4ALUJ1运算器电路S3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2BD7……BD0数据总线C1…...C6E5E4F5E3F4控制总线图1－6实验一键盘实验连线图2．实验过程：在监控指示灯滚动显示【CLASSSELECt】时按【实验选择】键，显示【ES-

8、-__】输入01或1，按【确认】键，监控指示灯显示为【ES01】，表示准备进入实验一程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按【确认】键，进入实验一程序，监控指示灯显示【InSt-