验证74LS181运算和逻辑功能.doc

计算机组成原理实验报告学院：北京大学计算机学院专业：计算机科学与技术班级：计算机03班学号：0705010313姓名：申超明2009年09月10日试验一 验证74LS181运算和逻辑功能实验名称：验证74LS181运算和逻辑功能实验目的：（1）.掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；（2）.熟悉简单运算器的数据传送通路；（3）.画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4）.验证4位运算功能发生器（74LS181）组合功能。实验原理：ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。4位ALU-74LS181能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下：方式M=1逻辑运算M=0算术运算S3 S2 S1 S0逻辑运算CN=1（无进位）CN=0（有进位）0 0 0 0 F=/AF=AF=A加10 0 0 1F=/(A+B)F=(A+B)F=(A+B)加10 0 1 0F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=负1（补码形式）F=00 1 0 0F=/(AB)F=A加A(/B)F=A加A/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10 1 1 0F=ABF=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A/BF=A(/B)减1F=A(/B)1 0 0 0F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11 0 0 1F=/( AB)F=A加BF=A加B加11 0 1 0F=BF=(A+/B)加ABF=(A+/B)加AB加11 0 1 1F=ABF=AB减1F=AB1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11 1 1 0F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A(上表中的“/”表示求反)ALU-74LS181引脚说明：M=1逻辑运算，M=0算术运算。引脚说明M状态控制端M=1逻辑运算；M=0算术运算。S3 S2 S1 S0运算选择控制S3 S2 S1 S0决定电路执行哪一种算术A3 A2 A1 A0运算数1，引脚3为最高位B3 B2 B1 B0运算数2，引脚3为最高位Cn 最低位进位输入Cn=0有进位，Cn=1无进位；Cn+4本片产生的进位信号Cn+4=0有进位，Cn+4=1无进位；F3 F2 F1 F0F3 F2 F1 F0运算结果，F3为最高位实验内容：电路如图2-1所示。图2-1 4位ALU验证电路示意图验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表：S0 S1 S2 S3数据1数据2算术运算（M=0）逻辑运算（M=1）CN=1(无进位)CN=0(有进位)0 0 0 0AH5HF=AF=BF=50 0 0 1AH5HF=FF=0F=00 0 1 0AH5HF=AF=BF=50 0 1 1AH5HF=FF=0F=00 1 0 0FH1HF=DF=EF=E0 1 0 1FH1HF=DF=EF=E0 1 1 0FH1HF=DF=EF=E0 1 1 1FH1HF=DF=EF=E1 0 0 0FHFHF=EF=FF=F1 0 0 1FHFHF=EF=FF=F1 0 1 0FHFHF=EF=FF=F1 0 1 1FHFHF=EF=FF=F1 1 0 05H5HF=AF=6F=F1 1 0 15H5HF=AF=6F=F1 1 1 05H5HF=4F=5F=51 1 1 15H5HF=4F=5F=5总结及心得体会：在实验一中，我能够熟练地使用Multisim 10.0按照实验的要求进行各种操作，熟悉了简单运算器的数据传送通路，掌握了算术逻辑单元的工作原理。使我对知识有了更深的了解，也激发了我对学习的热情，积累了实践操作的宝贵经验。在试验中，遇到的最大的问题就是熟悉度的问题。有时候总在调节进位的时候发现数值竟然一直保持一个状态不变。后来才发现，原来运算做的是逻辑运算。试验二 运算器（2）实验目的：(1).熟练掌握算术逻辑但愿（ALU）的应用方法；(2).进一步熟悉简单运算器的数据传送原理；(3).画出逻辑电路图及布出美观的接线图；(4).熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法；(5).熟练掌握子电路的创建及使用。实验原理：本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图2-2所示。相应的电路如图2-3所示。电路图中，上右下三方的8条线模拟8位数据总线；K8产生所需数据；74244层次块作为暂存工作寄存器DR1和DR2；两个74374层次块作为通用寄存器组（鉴于电路排列情况，只画出两个通用寄存器GR1和GR2，如果可能的话可设计4个或8个通用寄存器）；众多的开关作为控制电平或打入脉冲；众多的8段代码管显示相应位置的数据信息；核心为8位ALU层次块。 通 用寄存器ABALU实验内容：在Multisim画出电路图并仿真，完成如下操作。（1） 说明整个电路工作原理。（2） 说明74LS244N的功能及其在电路中的作用，及输入信号G有何作用；（3） 说明74LS273N的功能及其在电路中的作用，及输入信号CLK有何作用；（4） 说明74LS374N的功能及其在电路中的作用，及输入信号CLK和OC有何作用；（5） K8产生任意数据存入通用寄存器GR1。（6） K8产生任意数据存入通用寄存器GR2。（7） 完成GR1+ GR2GR1。（8） 完成GR1- GR2GR1。（9） 完成GR1GR2GR1。（10） 完成GR1GR2GR1。（11） 完成GR1GR2GR1。（12） GR1GR2。（“”表示逻辑非运算）（13） GR2GR1。8位ALU层次块引脚示意图8位ALU层次块示意图74273层次块示意图74244层次块示意图74374层次块示意图K8层次块示意图图2-3运算器示意图实验总结及心得：通过本实验，我懂得了该运算器的原理。懂得了如何将数据存入通用寄存器。如何又将通用寄存器中的数据通过总线传入暂存寄存器。又如何将其输入运算器进行运算。在这个试验中，明确指出，总线上只能有一个输入端口。而控制总线输入