1计算机组成原理1.doc

实验题目运算器实验1. 算术逻辑运算实验2. 进位控制实验3. 移位运算实验小组合作否姓 名班 级学 号一、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传输通路；5、验证运算功能发生器74LS181的组合功能。二、实验环境：计算机组成原理实验箱.CCT-IV+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干实验内容与步骤：算术逻辑运算实验1、连接实验电路并检查无误。图中将需要连接的信号线用小圆圈标明。2、打开电源开关。3、用输入开关向暂存器DR1置数。拨动输入开关，形成二进制数01100101(或其他数值)。(数据显示：灯亮为0,灭为1)。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输入三态门)、LDDR1=1、LDDR2=0。按动微动开关KK2（产生T4），则将二进制数01100101置入DR1中。4、用输入开关向暂存器DR2置数。拨动输入开关，形成二进制数10100111(或其他数值)。SW-B=0、ALU-B=1保持不变，改变LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2=1。按动微动开关KK2（产生T4），则将二进制数10100111置入DR2中。5、检验DR1和DR2中存的数是否正确。关闭数据输入三态门(SW-B=1),打开ALU输出三态门(ALU-B=0)，并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。置S3、S2、S1、S0、M为1、1、1、1、1，总线显示灯显示DR1中的数。置S3、S2、S1、S0、M为1、0、1、0、1，总线显示灯显示DR2中的数。6、改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。SW-B=1、ALU-B=0保持不变。按表1.1-2置S3、S2、S1、S0、M、Cn的数值，并观察总线显示灯显示的结果。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=65、DR2=A7的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，并将该输出填入表1.1-2中。参考表1.1-1给出的74LS181的逻辑功能表，验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)，且与理论分析进行比较和验证。实验结果：DR1DR2S3 S2 S1 S0M = 0（算术运算）M = 1(逻辑运算)Cn=1无进位Cn=0有进位656565A7A7A70 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 1F=(65)F=(E7)F=(7D)F=(FF)F=(A5)F=(27)F=(BD)F=(3F)F=(8A)F=(0C)F=(A2)F=(24)F=(CA)F=(4C)F=(E2)F=(64)F=(66)F=(E8)F=(7E)F=(00)F=(A6)F=(28)F=(BE)F=(40)F=(8B)F=(0D)F=(A3)F=(25)F=(CB)F=(4D)F=(E3)F=(65)F=(9A)F=(18)F=(82)F=(00)F=(DA)F=(58)F=(C2)F=(3E)F=(BF)F=(3D)F=(A7)F=(25)F=(01)F=(7D)F=(E7)F=(65)进位控制实验实验原理在算术逻辑运算实验的基础上增加进位控制部分，其中74181的进位进入一个7474锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至STATE UNIT的微动开关KK2上。AR是电平控制信号(低电平有效)，可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。实验步骤进位控制将FC和FZ标志清零置控制信号CyCn#=0(影响进位并带进位) 或 CyNCn#=0(影响进位不带进位),Ci=1用二进制开关向DA1和DA2置数。置控制信号I/O-R#=1，ALU-B#=0，选择74LS181的功能为F=A加B，此时总线显示灯上的数据为DA1加DA2按动开关KK（CLOCK UNIT单元的KK信号连接到MAIN CONTROL UNIT的T4）,产生本次加法结果的标志FC和FZ。数据记录和计算：2.进位控制0FFH+01H=00000000 FZ=1 FC=1 5BH+0A0H+FC =11111011 FZ= 0 FC= 0 5BH0A0H =00000000 FZ=1 FC=0 0F0H+32H+FC=00100011 FZ=0 FC = 0或79H+32H+FC=10101011 FZ= 0 FC= 0 结论：1）如果不在进位运算操作前先对进位标志清零就无法确定是不是这次运算得到的进位。 （2）清零后，实验仪上进位指示灯灭，说明这时高位上无进位，然后进行运算，如果高位进位，这时CY灯亮，就能正确显示实验结果，否则实验结果会受到影响。 （3）CY灯所表示的进位是高位的进位，而Cn进位控制端所表示的是在最低位上的进位。 （4）DA1加DA2加1的结果中高位没有进位，则CY灯不会亮。 （5）DA1加DA2加1的结果中高位有进位，则CY灯会亮。 1.实验原理图 1-3 进位控制器实验原理图进位控制运算器的实验原理在实验（1）的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入一个74锁存器，其写入是又T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STATE UNIT”的微动开关KK2上，AR是电平控制信号（低电平有效），可用实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。2.实验步骤（1）按图1-4连接线路，仔细查线无误后，连通电源。(2） 在这个实验中使用T4单步脉冲信号，实验时要将“W/R UNIT”中的T4接至“STATE UNIT”中的KK2的正脉冲插头上，按下微动开关KK2，即可获得实验所需的单脉冲信号。(3） 在实验中要注意ALU-B、SW-B、AR为低电平有效。LDDR1、LDDR2为高电平有效。(4） 实验仪上进位指示灯CY亮时表示高位有进位，不亮时表示高位无进位。用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数，具体方法如下：关闭ALU输出三态门（ALU-B=1），开启输入三态门（SW-B=0）,设置数据开关。例如向DR1存入01010101，向DR2存入10101010.具体步骤如下：（3）进位标志清零具体操作如下：S3、S2、S1、S0、M的状态置为00000，AR状态置为0，（清零时DR1寄存器中的数不等于FF）按动微动开关KK2。注：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为“0”，无进位；标志指示灯CY灭时表示进位为“1”，有进位。（4）验证带进位运算及进位锁存功能，使Cn=1、Ar=0，SWB=1来进行带位算术运算。例如：做加法运算，首先向DR1、DR2置数，然后使ALU-B=0，S3、S2、S1、S0、M状态为10010，此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志，这个结果是否产生进位，则要按动微动开关KK2，若进位标志灯亮，表示进位；反之，有进位。3实验结果：（1）当S3、S2、S1、S0、M的状态置为00000，AR状态置为0，按动微动KK2时总线指示灯CY亮，表示无进位。（2）当使ALU-B=0，S3、S2、S1、S0、M的状态置为10010，按动微动开关KK2，总线指示灯CY亮，表示无进位。(3） 实验仪上进位指示灯CY亮时表示高位有进位，不亮时表示高位无进位。四、实验结果与分析： 1. 通过本次实验我掌握了算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理，掌握了简单运算器的数据传送通道，了解了由74LS181等组合逻辑电路的运算功能发生器运算功能，能够按给定数据，完成实验指定的算术/逻辑运算。自己能够更清楚了算术逻辑运算器的功能，同时更明白逻辑加与算术的区别，也加强了自己的动手能力.也掌握了带进位控制的算术运算功能发生器的功能，掌握了按指定的数据完成几种指定的算术运算。而且真切地知道了实验真得很需要耐心和细心，特别是这个实验要在操作前先对进位标志清零，否则整个实验就全部失败了。2. 在接线过程中，要注意先接线后通电，不但安全，而且还能保护好实验仪；在保证接线正确的同时也要明白其工作原理以及数据在过程中的变化。3. 这次实验，我从中学到很多重要的知识；同时也明白了很多道理。首先，在实验前我们应该先要