计算机组成原理--实验二算术逻辑运算实验.doc

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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下数据运算的规则。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。图2-374LS181封装图主要引脚有：（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。（

2、4）F0—F3：操作功能控制端。（5）：低端进位接收端。（6）：高端进位输出端。..（1）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S0—S3为1001、M为0、为1时，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上的数据加第二组操作数据输入端B0—B3上的数据。当S0—S3、M、上控制信号电平不同时，74LS181芯片完成不同功能的逻辑运算操作或算数运算操作。在加法运算操作时，、进位信号低电平有效；减法运算操作时，、借位信号高电平有效；而逻

3、辑运算操作时，、进位信号无意义。1.运算器实验逻辑电路试验台运算器实验逻辑电路中，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。途中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DA1的第一操作数据寄存器，第二操作数据由B-DA2(BUSTODATA

4、2)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（ALUTOBUS）低电平控制信号送总线。S0—S3、M芯片模式控制信号同时与两片74LS181的S0—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的相连，用于接收外部进位信号。低4为74LS181的与高4位74LS181的上相连，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的送进位Cy判别和进位指示电路。表2-174LS181芯片

5、逻辑功能表功能选择输入、输出关系S3S2S1S0M=H逻辑运算M=L算术运算Cn=HCn=L0000F=AF=AF=A加1..0001F=A+BF=A+BF=(A+B)加10010F=A•BF=A+BF=(A+B)加10011F=0F=0-1F=00100F=A•BF=A加（A+B）F=A加（A+B）加10101F=BF=(A+B)加(A+B)F=(A+B)加(A+B)加10110F=A⊕BF=A减B减1F–A减B0111F=A•BF=(A•B)减1F=A•B1000F=A+BF=A加（A•B）F=

6、A加（A•B）加11001F=A⊕BF=A加BF=A加B加11010F=BF=(A+B)加(A•B)F=(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=A+BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11111F=AF=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：“—”表示非操作，“+”表示“或”操作，“•”表示“与”操作，“

7、⊕”表示“异或”算术操作符说明：“加”表示加法操作，“减”表示减法操作一、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下。（1）把输入、输出单元(INPUT/OUTPUTUNIT)的、与手动控制开关单元（MANUALUNIT）的、相连接。（INPUT/OUTPUTUNIT)的Ai接地。..把算术逻辑部件(ALUUNIT)的S3—S0、M、Ci与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的S3-S0、M、Ci相连接。

8、把算术逻辑部件(ALUUNIT)的B-DA1、B-DA2、与手动控制开关单元(MANUALUNIT)的B-DA1、B-DA2、相连接。图2-4算数逻辑运算部件原理图1.数据输入过程(1)把开关、、B-DAI、B-DAI2、拔上，确保为高电平，使这些信号处于无效状态。(2)在输入数据的开关上拨好数据代码，例如“00010001”，即16进制数11H(以后再许多情况下要使用16进制表达方式)。(3)把输入控制信号开关拔下成低电平。这时总线上显示的状态应该与输入数据一致。.