计算机组成原理实验3算术逻辑运算实验-new

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1、实验3算术逻辑运算实验—、实验目的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通路。4.验证运算器功能发生器74LS181的组合功能。二、实验原理1.简单计算模型结构图3・1图3・1简单计算模型结构图图3・1的左上角是算术逻辑单元（ALU）,功能是将数据寄存器DR1和DR2进行运算,具体的运算由S3S2SISO（共16种组合）进行开关选择。DR1和DR2屮的数据由数据输入开关（INPUT）在开关SW-B信号的作用下送达，详细操作后面实验将详细描述。此图要求同学们熟练掌握，并深深的记在大脑中，以后实验我们经常用到，尤其的

2、实验连线时，可以脱离实验指导书进行接插件的连通。2•实验中用到的运算器通路图3-2：数抑显刁^灯MCno—ALU-BQ7---Q4Q3---Q0DR2(273)D7DO3210ssssB7……BO>74LS245A7•……AOQ7…Q4Q3・・・Q0DR1(273)AD7DO3-2运算器通路图Cn+dF3・・・FOALU(181)Cn4>MA3---AOB3---BOF3…FOCnCn+4ALU(181)MA3---A0B3・--BO运算器实验电路说明：（1）两片74LS181（每片4位）以并/串联形式构成字长为8位的运算器。（2）8位运算器的输出经过一

3、个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器（74LS273）DR1和DR2的输出端相连，DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结杲。寄存器的输入端与数据总线相连。（3）8位数据开关D7〜DO（在“INPUTDEVICE”中）用来产生参与运算的数据，经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连，数据显示灯（BUSUNIT）已与数据总线相连,用來显示数据总线上的内容。（4）S3、S2、SI、SO是运算选择控制端，由它们决定运算器执行哪一种运算（16种算术运算或16种逻辑运算）。（5）M是算

4、术/逻辑运算选择，M二0时，执行算术运算，M二1时，执行逻辑运算。（6）Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0（低电平），表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1,Cn=l（高电平），表示无进位。逻辑运算与进位无关。（7）ALU-B是输出三态门的控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。低电平有效。（8）SW-B是输入三态门的控制端，控制“INPUTDEVICE”中的8位数据开关D7~D0的数据是否送到数据总线BUS上。低电平有效。（9）LDDR1是寄存器DR1存数控制信号，LDDR2是寄存器DR2存数控制信号。它们都是高电平有效。（10）A

5、0〜A3是4位数据输入通道A,B0〜B3是4位数据输入通道B。（11）F0・F3是运算结果输出端。表3・1运算器74LS181的逻辑功能表工作方式选择输入S3S2SIS0正逻辑输入与输出M=H-ad、—M=L算术运算Cn=H无进位Cn=L有进位LLLL-AAA加1LLLH—•(A-B)A+B(A-B)加1LLHL—«ABA-j-—(A+-B)加1LLHH逻辑0减10LHLL-1(AB)AIO(-B)A加A(-B)加1LHLH—(A+B)加A(-B)(A+B)加A-B加1LHHLA减B减1.A减BLHHHA(—)A(-B)减1A(—'B)HLLL—•A+B

6、A加ABA加AB加1HLLH-(AeB)A加BA加B加1HLHL3A+—加ABA+—«B加AB加1HLHHABAB减1ABHHLL逻辑1A加AA加A加1HHLHA+—(A+B)加A(A+B)加A加1HHHLA+B(A+—>3)加A(A+-B)加A加LHHHHAA减1A逻辑运算符说明：1)「是求反符。如：F为0,「0为1。2)㊉是异或符。如：1㊉0为1；0㊉1为1；0㊉0为0；1㊉1为0。即㊉是"不同出1”运算。举例说明(下面的实验要用到这些数值)：设A的值是65H=01100101B(此处B是2进制)，设B的值是A7H=10100111B(此处B是2进制

7、)。1)(01100101)=10011010B=9AH(这里的H是十六进制)2)A二01100101B二65H(这里的H是十六进制)3)A加1=01100101+1=01100110B二66II(这里的H是十六进制)4)「(A+B)二「(01100101+10100111)二「(11100111)二00011000B二18H(注：此处的“+”是或运算，即0+0=0,0+1=1,1+0=1,1+1=0,即只要有一个是1,输出就是1)o5)A+B二(01100101+10100111)=11100111B二E7H6)(A+B)加1二E7加1=E8II3•实

8、验注意事项(1)需要连接的控制信号在原理图中用圆圈标明。(2)本实验使用T4单步