实验一、二运算器实验(含进位)

1、实验一 运算器实验 (一一)算术逻辑运算实验算术逻辑运算实验一实验目的一实验目的1 1掌握简单运算器的数据传送通路。掌握简单运算器的数据传送通路。2 2验证运算功能发生器验证运算功能发生器(74(74LS181)LS181)的组的组合功能。合功能。二实验设备二实验设备 TDN-CMTDN-CM计算机组成原理教学实验系计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。统一台，排线若干。三实验内容三实验内容1 1实验原理实验原理实验中所用的运算器数据传送通路如实验中所用的运算器数据传送通路如图图1-11-1所示。其中运算器由两片所示。其中运算器由两片7474LS181LS181以以并并/ /串形式构成串形

2、式构成8 8位字长的位字长的ALUALU。运算器的运算器的输出经过一个三态门输出经过一个三态门(74(74LS245)LS245)和数据总和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由线相连，运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器二个锁存器(74(74LS373)LS373)锁存，锁存器的输锁存，锁存器的输入入连至数据总线，数据开关连至数据总线，数据开关(“(“DATA DATA UNIT”)UNIT”)用来给出参与运算的数据，并经用来给出参与运算的数据，并经过一三态门过一三态门(74(74LS245)LS245)和数据总线相连，和数据总线相连，数据显示灯数据显示灯(“(“BUS UNIT)BU

3、S UNIT)已和数据总线已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。相连，用来显示数据总线内容。 图图1-1 1-1 运算器数据运算器数据传送通路传送通路 图图1-11-1中已将用户需要连接的控制信号用中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明圆圈标明( (其他实验相同，不再说明其他实验相同，不再说明) )，其中，其中除除T4T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于为脉冲信号，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至实验电路中的时序信号均已连至“JT UNIT”JT UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将时，只需将“JT UNIT”J

4、T UNIT”的的T4T4接至接至“STATE STATE UNIT”UNIT”的微动开关的微动开关KK2KK2的输出端，按动微动开的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3S3、S2S2、S1S1、S0S0、CnCn、M M、LDDR1LDDR1、LDDR2LDDR2、ALU-BALU-B、SW-BSW-B各电平控制信号用各电平控制信号用“SWITCH UNITSWITCH UNIT中中的二进制数据开关来模拟，其中的二进制数据开关来模拟，其中CnCn、ALUALU-B-B、SW-BSW-B为低电平有效，为低电平有效，LDDR1LDDR1、LDDR

5、2LDDR2为高电平为高电平有效。有效。 2 2实验步骤实验步骤(1)(1)按图按图1-21-2连接实验线路，仔细查线路无连接实验线路，仔细查线路无误后，接通电源。误后，接通电源。 图图1-2 1-2 实验实验接线图接线图 (2)(2)用二进制数码开关向用二进制数码开关向DR1DR1，和和DR2DR2寄存器置寄存器置数。具体操作步骤图示如下。数。具体操作步骤图示如下。注意：检验注意：检验DR1和和DR2中存的数是否正确，中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门具体操作为：关闭数据输入三态门(SW-B=1)，打开打开ALU输出三态门输出三态门(ALU-B=O)，当置当置S3、S2、S1、

6、S0、M为为1 1 1 1 1时，总线指示灯时，总线指示灯显示显示DR1中的数，而置成中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示时总线指示灯显示灯显示DR2中的数。中的数。 (3)(3)验证验证7474LS181LS181的算术运算和逻辑运算功能的算术运算和逻辑运算功能( (采用正逻辑采用正逻辑) )在给定在给定DR1=65DR1=65、DR2=A7DR2=A7的情况的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表输出，填入表1-11-1中，并和理论分析进行比较、中，并和理论分析进行比较、验证。验证。四实验要求四实验要求1. 1. 做好实验预习，掌

7、握运算器的数据传做好实验预习，掌握运算器的数据传送通路和送通路和ALUALU的功能特性，理解实验原理，并的功能特性，理解实验原理，并熟悉本实验中所用的控制台开关的作用和使熟悉本实验中所用的控制台开关的作用和使用方法。用方法。2. 2. 按照实验步骤，认真完成实验，记录按照实验步骤，认真完成实验，记录有关数据结果，填入表有关数据结果，填入表1-11-1中。中。3. 3. 书写实验报告，内容包括：书写实验报告，内容包括：实验目的、实验设备、实验原理、实实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤。验步骤。画出表画出表1-11-1并填上实验结果值。并填上实验结果值。比较实验结果值与理论值，并对实验比较实验

8、结果值与理论值，并对实验结果值进行分析。结果值进行分析。 (二二) 进位控制实验进位控制实验一实验目的一实验目的1 1验证带进位控制的算术运算功能发验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能。生器的功能。2 2按指定数据完成几种指定的算术运按指定数据完成几种指定的算术运算。算。二实验设备二实验设备 TDNTDNCMCM计算机组成原理教学实验系计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。统一台，排线若干。三实验内容三实验内容1 1实验原理实验原理进位控制运算器的实验原理如图进位控制运算器的实验原理如图1-31-3所示，在前面的算术逻辑运算实验基础所示，在前面的算术逻辑运算实验基础上增加进位控制部分，

9、其中上增加进位控制部分，其中7474LS181LS181的的进位进入一个进位进入一个7474锁存器，其写入是由锁存器，其写入是由T4T4和和ARAR信号控制，信号控制，T4T4是脉冲信号，实验时是脉冲信号，实验时将将T4T4连至连至“STATE UNIT”STATE UNIT”的微动开关的微动开关KK2KK2上。上。ARAR是电平控制信号是电平控制信号( (低电平有低电平有效效) )，可用于实现带进位控制实验，而，可用于实现带进位控制实验，而T4T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。进位锁存器中。 图图1-3 1-3 进位控制进位控制实验原理图实验原

10、理图 2 2实验步骤实验步骤(1)(1)按图按图1-41-4连接实验线路，仔细查线路无连接实验线路，仔细查线路无误后，接通电源。误后，接通电源。图图1-4 1-4 实验接线图实验接线图 (2)(2)用二进制数码开关向用二进制数码开关向DR1DR1和和DR2DR2寄存器置寄存器置数，具体方法：数，具体方法：关闭关闭ALUALU输出三态门输出三态门( (ALU-B=1)ALU-B=1)，开启输入开启输入三态门三态门( (SW-B=O)SW-B=O)，设置数据开关，例如：向设置数据开关，例如：向DR1DR1存入存入1001011110010111，向，向DR2DR2存入存入0011010100110

11、101，具，具体操作步骤如下：体操作步骤如下：(3)(3)进位标志清零具体操作方法如下：进位标志清零具体操作方法如下： S3 S2 S1 S0 MS3 S2 S1 S0 M的状态置为的状态置为0 0 0 0 00 0 0 0 0，ARAR状态置为状态置为0 0。( (清零时清零时DR1DR1寄存器中的数应不寄存器中的数应不等于等于FF)FF)按动微动开关按动微动开关KK2KK2。 注意：进位标志指示灯注意：进位标志指示灯CY亮时表示进位标亮时表示进位标志为志为“0”，无进位；标志指示灯，无进位；标志指示灯CY灭时表灭时表示进位为示进位为“1”，有进位。，有进位。(4)(4)验证带进位运算及进位锁存功能，使验证带进位运算及进位锁存功能，使CnCn=1=1，AR=0AR=0来进行带进位算术运算。来进行带进位算术运算。例如：做加法运算，首先向例如：做加法运算，首先向DR1DR1、DR2DR2置数，置数，然后使然后使ALU-B=OALU-B=O，S3 S2 S1 S0 MS3 S2 S1 S0 M状态为状态为1 1 0 0 1 00 0 1 0，此时数据总线上显示的数据为，此