组成原理实验指导书2014

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1、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、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。三、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。四、实验原理运算器的结构框图如图1-1示。图1-1运算器的结构框图算术逻辑单元ALU是运算器的核心。此处由四片74LS181（U7、U8、U9、U10）以并／串形式构成16位运算器。它可以对两个1

2、6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。算术逻辑单元ALU是74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1及图1-2。四片74LS273（U3、U4、U5、U6）构成两个16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。74LS273的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3两

3、个三态门74LS244（U11、U12）作为运算器的输出缓冲器由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。其管脚分配和引出端功能符号详见图1-4。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。表1-174LS181功能表选择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=/(

4、A+B)F=A+BF=(A+B)加10010F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10011F=0F=－1F=00100F=/(A*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*B

5、1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A减1F=A图1-274LS181管脚分配及说明图1-3（a）74LS273管脚分配图1-3（b）74LS273功能表图1-4（a）74LS244管脚分配图1-4（b）74LS244功能五、实验内容验证74181的算术逻辑运算功能（采用正逻辑），在指定LDR1、LDR2的取值情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，并和理论分析进行比较、验证。六、实验步骤说明：本次实验采用开关控制操

6、作方式，为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态(所对应的指示灯亮。)本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。1、按图1-5接线图接线：连线时应注意：为了使连线统一，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。运算器接口S3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2BD15…….BD8数据总线BD7…….BD0DIJ1DIJ-GDIJ2数据输入电路C-GS3S2S1S0MCnALU-GARLDR1LDR2控制总线T

7、4控制开关电路T+finf/8脉冲源及时序电路图1-5实验接线图2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数：注意：本实验中ALU-G和C-G不能同时为0，否则造成总线冲突，损坏芯片！故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。1）拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动CLR，使其指示灯亮。置ALU-G＝1：关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；2）向数据暂存器LT1中置数A=3：（1）设置数据输入电路的数据开关“D15……D0”为要输入的数值；（2）置LDR1＝1：使数据暂存器LT1的控制信号有效，置LDR2＝0：使数据暂存器L

8、T2的控制