计算机组成原理实验指导书.doc

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1、实验一8位算术逻辑运算实验一、实验目的1、掌握算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理。2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。3、验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。4、按给定数据，完成实验指导书中的算术／逻辑运算。二、实验内容1、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示。其中运算器由两片74LS181以并／串形成8位字长的ALU构成。运算器的输出经过一个三态门74LS245（U33）到ALUO1插座，实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUSl~6中的任一个

2、相连，内部数据总线通过LZDO～LZD7显示灯显示；运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273（U29、U30）锁存，两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS，实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJl～EXJ3中的任一个；参与运算的数据来自于8位数据开并KD0~KD7，并经过一三态门74LS245（U51）直接连至外部数据总线EXD0~EXD7，通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。图1.1中算术逻辑运算功能发生器74LS18l（U3l、U32）的功能控制信号S3、S2、Sl

3、、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座，实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2，以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSl8l（U31、U32）的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M；其它电平控制信号LDDRl、LDDR2、ALUB’、SWB’以手动方式用二进制开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB来模拟，这几个信号有自动和手动两种方式产生，通过跳线器切换，其中ALUB’、SWB’为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。另有信号T4为脉冲信号，在手动方式

4、下进行实验时，只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连，按动手动脉冲开关，即可获得实验所需的单脉冲。2、实验接线-28-本实验用到4个主要模块：（1）低8位运算器模块（2）数据输入并显示模块（3）数据总线显示模块（4）功能开关模块（借用微地址输入模块）。根据实验原理详细接线如下：（1）ALUBUS连EXJ3；（2）ALU01连BUSl；（3）SJ2连UJ2；（4）跳线器J23上T4连SD；（5）LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边(手动方式)；（6）AR跳线器拨在左边，同时

5、开关AR拨在“1”电平。3、实验步骤（1）连接线路，仔细查线无误后，接通电源。（2）用二进制数码开关KD0～KD7向DRl和DR2寄存器置数。方法：关闭ALU4输出三态门(ALUB’=1)，开启输入三态门(SWB’=0)，输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。设置数据开关具体操作步骤图示如下：LDDR1=1LDDR2=0T4=数据开关置数开输入三态门数据存入寄存器DR1ALUB=1SWB=0KD7～KD000110101数据开关置数开输入三态门数据存入寄存器DR2ALUB=1SWB=0LDDR1=0LDDR2=1T

6、4=KD7～KD001001000说明：LDDRl、LDDR2、ALUB’、SWB’四个信号电平由对应的开关LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB给出，拨在上面为“1”，拨在下面为“0”，电平值由对应的显示灯显示，T4由手动脉冲开关给出。（3）检验DRl和DR2中存入的数据是否正确，利用算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的逻辑功能进行验算，即M=1。具体操作如下：关闭数据输入三态门SWB’-28-=1，打开ALU输出三态门ALUB’=0，当置S3、S2、S1、S0、M为11111时，总线指示灯显示DR1中的数

7、，而置成10101时总线指示灯显示DR2中的数（4）验证74LSl81的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）在给定DRl＝35、DR2=48的情况下，改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置，观察运算器的输出，填入实验报告表中，并和理论分析进行比较、验证。三、实验电路本实验中使用的运算器数据通路如图1.1所示。四、74LS181功能表实验中用到的运算器74LS181功能表如表1.1所示。表1.1运算器74LS181功能表（正逻辑）4位ALUS3S2S1S0Ｍ＝０（算数运算）Ｍ＝１（逻辑运算）Ｃn=1无进位Ｃn=0有进

8、位0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111F=AF=A+BF=A+BF=减1F=A加（A*B）F=（A+B）加（A*B）F=A减B减1F=（A*B）减1F=A加A*BF=A加BF=（A+B）加A*BF=A*B减1F=A加AF=（A+B）加AF=（A+B）加AF=A减1F=A加1F=（A