计算机组成原理运算器数据,计算机组成原理-运算器实验
(一)
算术逻辑运算器
一、实验目的与要求
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道
3.验算由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能
4.按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算
要求：实验前，要求做好实验预习，掌握运算器的数据传送通道和ALU的特性，并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法。
实验过程中，要认真进行实验操作，仔细思考实验有关的内容，把自己想得不太明白的问题通过实验去理解清楚，争取得到最好的实验结果，达到预期的实验教学目的。
实验完成后，要求每个学生写出实验报告。
二、 实验方案
1． 两片74LS181(每片4位)以并/串联形式构成字长为8为的运算器。
2．
8为运算器的输出经过一个输入双向三态门(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果。寄存器的输入端于数据总线相连。
3． 8位数据D7~D0(在“INPUT
DEVICE”中)用来产生参与运算的数据，并经过一个输出三态门(74LS245)与数据总线相连。数据显示灯(BUS
UNIT)已与数据总线相连，用来显示数据总线上所内容。
4． S3、S2、S1、S0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是算术/逻辑运算选择，M＝0时，执行算术运算，M＝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=1(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“INPUT
DEVICE”中的8位数据开关D7~D0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． A0~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。
练习一:
1、 根据实验原理图连好线,仔细检查正确与否,无误后接通电源.
2、 参考例1向DR1寄存器输入数据10101010.
3、 参考例2向DR2寄存器输入数据01010101.
4、 参考例3,例4完成练习一(3)的操作,具体各操作状态如表1.12
练习二:
1.将十六进制的数转为二进制
2.根据要求将数据输入寄存器DR1和DR2
3.根据各控制端的状态,完成试验要求,跟理论值进行比较,一致就填入表1.13中
练习三:
1.向DR1输入数据66H二进制为(01100110)
2.向DR2输入数据FFH二进制为(11111111)
3.按表中指定的操作,查找1.1.1中74LS181算术逻辑功能表确定各控制端的状态,并把这些控制端的状态填入表1.1.4中
4.根据各控制端的状态,完成试验要求,跟理论值进行比较,一致就填入表1.1.4中
练习四：
(1)
1.向DR1输入数据66H二进制为(01100110)
2.按表中指定的操作,查找1.1.1中74LS181算术逻辑功能表
3.根据各控制端的状态,完成试验要求,并把数据填入表1.1.5相应的栏里
(2)
1.向DR2输入数据99H二进制为(10011001)
2.按表中指定的操作,查找1.1.1中74LS181算术逻辑功能表
3. 根据各控制端的状态,完成试验要求,并把数据填入表1.1.6相应的栏里
三、.实验结果与数据处理
练习一：A、B
练习二：B
练习三：
选项
DR1
DR2
S3 S2 S1 S0
逻辑运算(M=1、Cn任意)
算术运算(M=0)
Cn=1(无进位)
Cn=0(有进位)
B
AA
55
0 0 0 1
F=(00000000)
F=(11111111)
F=(00000000)
J
FF
FF
1 0 0 1
F=(11111111)
F=(11111110)
F=(11111111)
O
55
01
1 1 1 0
F=(01010101)
F=(01010100)
F=(01010101)
练习四：
选项
操作
ALU-B
SW-B
S3 S2 S1 S0
M
Cn
DR1
DR2
运算关系及结果显示
3
按位加
0
1
0 1 1 0
1
×
66
66
DR1 +DR2àDR2(66)
7
加法
0
1
1 0 0 1
0
1
66
67
DR1加DR2àDR2(CD)
8
减法
0
1
0 1 1 0
0
0
66
67
DR1减DR2àDR2(FE)
练习五：B
四: 实验结果分析
1．74181ALU有两种工作方式，对正逻辑操作来说，算术运算称正逻辑操作，对于负逻辑操作数来说，正好相反。由于S0－S3有16种状态组合，因此对正逻辑输入与输出而言，有16种算术运算功能和16种逻辑算术功能。
2．经比较，实验结果与理论值是一致的。
五. 结论
经过本次试验我懂得了用逻辑运算器进行简单的算术/逻辑运算，掌握了逻辑运算器的工作特性及使用方法。因为是第一次做实验，对时间的把握不是很好和对实验的仪器的不熟悉，所以导致很晚才完成老师的实验要求。
问题与讨论：
1． 写出实验中各控制端的作用。
(1)KK2开关可获得实验所需的单脉冲信号。
(2)S3、S2、S1、S0、M、Cn、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均为电平信号，与“SWITCH
UNIT”中的二进制开关对应相接，用于模拟产生电平控制信号。开关状态打上去是高电平，打下来是低电平。
(3)数据开关输入数据时，要打开SW-B，关闭ALU-B。
2． 在实验中哪些控制端高电平有效，哪些控制端低电平有效？
ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。
3． 在实验正常的输入和输出操作中，SW-B和ALU-B为什么不能同时为“0”状态？
SW-B为输入开关，低电平(SW-B＝0)有效，ALU-B低电平有效(ALU-B＝0)有效。
六．实验总结
经过本次试验，我明白到了做计算机组成原理的实验首先一定要注意线路的连接,有些要对应的要一一对应,我一开始因为没注意.弄得数据不正确,还有要注意操作方法等等,总的来说,这次做的实验还是比较成功的,我掌握了算术逻辑运算器单元ALU(74LS181)的工作原理,并熟悉了怎样输入输出数据和验算由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能等实验步骤和要求.
七．思考题
思考题答题框：(单选题)
(1)A
(2)A
(3)A
(4)D
(5)B
(6)A
(7)A
(8)B
(9)A
(10)B
(二)进位控制实验
一．实验目的与要求
目的: 1、验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能
2、按指定的数据完成几种指定的算术运算
要求：实验前，要求做好实验预习，掌握进位控制运算器的原理。
实验过程中，要认真进行实验操作，仔细思考实验有关的内容，把自己想不太明白的问题通过实验去理解清楚，争取得到最好的实验结果，达到预期实验教学目的。
实验完成后，要求每个学生写出实验报告。
二．实验方案
1．在算术逻辑运算实验的基础上增加进位控制部分，进位控制部分电路主要由一个74LS74锁存器组成，运算器的高位进位进入74LS74锁存器里。
2．AR是74LS74锁存器的控制号，低电平有效，与T4脉冲信号配合，可打开锁存器把进位结果存入其内。
3．CY是高位进位标志信号，连接一个发光二极管显示进位情况，当高位有进位时等亮，无进位时灯灭。
练习一:
1． 根据实验原理图连好线,仔细检查正确与否,无误后接通电源。
2． 参考例题完成无进位算术加法和有进位算术加法的运算。
3．
查找1.1.1中74LS181算术逻辑功能表确定各控制端的状态，根据状态正确设置各控制信号的状态完成相关要求，并填入表1.2.2相应的栏中。
练习二：
1． 根据实验原理图连好线,仔细检查正确与否,无误后接通电源
2．参考例题完成无进位算术加法和有进位算术加法的运算
3．查找1.1.1中74LS181算术逻辑功能表确定各控制端的状态，根据各控制端的状态正确设置各控制信号的状态完成相关要求，并填入表1.2.3相应的栏中
三．实验结果与数据处理
练习一：B
练习二： A、B
四: 实验结果分析
经实验表明，实验值和理论值相一致。
五. 结论
经过本次试验我懂得了用进位控制运算器进行简单的算术运算，掌握了进位控制运算器的工作特性及使用方法。由于在对逻辑运算器实验的时间的把握不是很好和对实验的仪器的不熟悉，从而导致进位控制运算器的实验要在很短的时间内完成，虽然时间仓促，经过努力还是进本完成了实验的要求。
问题与讨论：
1． 为什么进位运算操作前要先对进位标志清零？
防止受之前算术结果的影响。
六．实验总结
在做这个实验中由于有了实验一(一)的教训和经验，我们较顺利地完成了这个实验，当然也有一点疏忽就是存数完成后忘了对进位标志清零。但是总的来说，我验证了带进位控制的算术运算功能发生器的功能，掌握了进位控制的算术运算。
七．思考题
思考题：
(1)B
(2)B
(3)A