计算机组成原理算术逻辑实验,计算机组成原理之算术逻辑运算实验

计算机组成原理之算术逻辑运算实验

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计算机与信ZQ/\技术学院实 验 报 告姓 名学 号专业班级2009级计算机科学与技术课程名称计算机组成原理课程设计实验曰期2011/8/23成 绩指导教师批改曰期实验名称 实验1算术逻辑运算实验一、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、 学习运算器的设计方法；4、 掌握简单运算器的数据运输通路；5、 验证运算功能发生器(74LS181)的组合功能。二、实验原理：实验屮所用的运算器数据通路图1.1所示。其屮运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。右方为低4位运算芯片，左方为高4位的运算芯片。低4位芯片的进位输出端C(n+4)与高位芯片的输入端Cn相连，使低4位的运算产生的进位送进高4位运算中。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端SO?S3和M各自相连，其控制信号由表1.1给出。为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2 (用锁存器74LS273实现)来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1或DR2中，则 锁存器74LS273的控制器LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲到来吋，总线上的数据 就被锁存进DR1或DR2屮了。为控制运算器将|Aj总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门(用74LS245 实现)。若耍将运算结果输出到总线上，则要经过三态门74LS245的控制端ALU-B置低电 平，否则输出高阻态。数据输入单元用以给出参与运算的数据，其中输入开关经过一个三态门(74LS245) 和内总线相连，该三态门的控制信号SW-B取低电平时，开关上的数据就通过三态门而送 入内总线中。总线数据显示灯(在BUS UNIT单元中)己与内总线相连，用来显示内总线上的数据。 控制信号屮除T4脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路屮的时序信号均已连至"W/R UNIT〃单元屮相应时序信号引出端，因此 需要将〃W/R UNIT〃单元中的T4接至"STATE UNIT〃单中的微动开关KK2的输出端。在进 行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。S3、S2、SI、SO、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号用"SWITCH UNIT〃单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDR1、 LDDR2为高电平有效。实验步骤：(1) 按照图1.2连接电路。(图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明，以下实验相同，不再另做说明)(2) 仔细查线无误后，接通电源。(3) 用输入开关向暂存器DR1置数。① 拨动微动开关形成二进制数。(数值显示，灯亮为0、灭为1)② 使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0 (打开数据输入三态门)、ALU-B=1 (关闭ALU输出三态门)、LDDR1=1、LDDR2=0o③ 按动微动开关KK2,则将二进制数置入DR1中。(4) 用输入开关向暂存器DR2置数。① 拨动输入开关形成二进制数。② SW-B=0，ALU-B=1,改变LDDR1、LDDR2,使LDDR1=O、LDDR2=1。③ 按动微动幵关KK2，则将二进制数置入DR2中。图1.1运算器通路图图1.2算术逻辑实验接线图(5)检验DR1和DR2中存的数是否正确。① 关闭数据输入三态门(SW-B=1),打幵ALU输岀三态门(ALU-B=O),并使LDDR1=O、LDDR2=0,关闭寄存器。② 置S3、S2、SI、SO、M为11 111,总线显示灯则显示DR1中的数。③ 置S3、S2、SI、SO、M为10 10 1,总线显示灯则显示DR2屮的数。(6) 改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。① SW-B=1、ALU-B=O保持不变。② 按表1.1置S3、S2、SI、SO、M、Cn的数值，并观察总线显示灯显示的结果。例如：罝S3、S2、SI、SO、M、Cn为100 10 1，运算器进行加法运算。置S3、S2、SI、SO、M、Cn为0 1 1000,运算器进行减法运算。(7) 验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)。在给定DR1和DR2的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表1.2中，并结合表1.1理论分析进行比较和验证。表1.1 74LS181功能表DR1DR2S3 S2 SI SOM=o (算术运算〉M=1 (逻辑运算》CN=1(无进位｝CN=0(有进位｝AB0000F=AF二 A加 1F=AAB0001F=A+BF=(A+B)WlF=A+BAB0010F=A+巨F=(A+巨)加1F=ABAB0011F=0 减 1F=0F=0AB0 100F=A 加 ABF=A加A巨加1F=ABAB0 101F=ABiU(A+B)F=A百加(A+B)加1F=BAB0 110F=A减B减1F=A 减 BF=A ? BAB0 111F=A巨减1F 二 ABF=ABAB1000F=A 加 ABF=A加AB加1F=A+BAB1001F=A 加 BF=A加B加1F=A ? BAB1010F=AB；J|](A+B)F=AB加(A+巨)加1F=BAB1011F=AB 减 1F=ABF=ABAB1100F=A加 AF=A加A加1F=1AB1101F=Ato(A+B)F=A.(A+Bpj|]lF=A+BAB1110F=A加(A+司F=A力口 (A+巨)加1F=A+BAB1111F=A 减 1F=AF=A DR1DR2S3 S2 S1SOM=o (算术运算〉M=l(逻辑运算)CN=1｛无进位｝CN=0(有进位｝01101000011101000000F=(01101000)F=(01101001)F=(10010111)000 1F=(01111100)F=(01111101)F=(10000011)00 10F=(11101100)F=(11101011)F=(00010100)00 11F=(llllllll)F=(00000000)F=(00000000)0 100F=(01110000)F=(01110001)F=(10011111)0101F=(10000100)F=(10000101)F=(10001011)0110F=(11110011)F=(11110100)F=(00011100)0 111F=(00000111)F=(00001000)F=(00001000)1000F=(11001000)F=(11001001)F=(11110111)1001F=(11011100)F=(11011101)F=(11100011)10 10F=(01001011)F=(01001100)F=(01110100)1011F=(01011111)F=(01100000)F=(01100000)1100F=(11010000)F=(11010001)F=(00000001)1101F=(11100100)F=(11100101)F=(11101011)1110F=(01010011)F=(01010100)F=(01111100)1111F=(01100111)F=(01101000)F=(01101000)四、实验结果记录:表1.2实验结果表教师评语 关 键 词： 计算机 组成 原理 算术 逻辑运算 实验

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