计算机组成原理运算器试验

1、成绩:计算机原理实验室实验报告课程：计算机组成原理姓名：袁通专业：软件工程学号：152056136日期：2017年6月太原工业学院计算机工程系实验一：运算器实验实验环 境PC机+Win 2007 （旗舰版+ proteus 仿 真器实验日 期2017.6.6一.实验内容基本要求1. 熟悉proteus仿真系统2. 设计并验证4位算数逻辑单元的功能扩展要求1.实现8位二进制算数逻辑单元思考内容思考单总线，双总线和三总线结构在设计上的异冋二.理论分析或算法分析（1）理论分析：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，功能表如下所示:工作选择逻辑运

2、算（M=1）算术运算（M=0S3 S2 S1 S0逻辑运算CN=1 （无进位）CN=0（有进位）0 0 0 0F=/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二负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=A BF=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

3、=A加 ABF=A加AB加11 0 0 1F=/( A B)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二AB减 1F=AB1 1 0 0F=1F=A 加 AF=A加A加1.实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）（1）设计并验证4位算数逻辑单元的功能：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S3 S2 S1 S0决定电路执行哪一种算制术A3 A2 A1 A0运算数1，引脚3为最高位B3

4、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（2）74LS181 的 A3 A2 A1 A0，B3 B2 B1 B0 作为输入端口，分另U输入二 进制数值，然后用运算选择控制端口 S3 S2 S1 S0来选择执行什么操作, 通过改变控制端口的操作来观察输出结果的不同。（3）实现输入输出锁存输入设备数据幵关经一个三态门（74LS273）和数据总线相连。输出设备经一锁存器（74LS273）实现，盖锁存起的输入端和数据总线

5、相连，输出端以二进制的形式输出结果。实验电路如下图所示:四.实验结果分析（ 含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）（一）1.基本实验验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表（下表中的“ / ”表 示求反）：S3S2S1S0A3A2A1A0B3B2B1B0算术运算（M=0逻辑运算（M=1）CN=1无进位）CN=0（有进位）100100011001F=A加B （图1）F=A加B加1（图2）F=/（A B）（图3）图1图2图32.扩展实验扩展电路图：SOS1S2S3数据A数据B算术运算（M=0逻辑运算（M=1）CN=1（无进位）CN=0有进位）10010

6、001100100011001F=00110010（图1）F=00110011（图2）F=11111111（图3）实验结果验证图1图2图3（二）思考问题：思考单总线，双总线和三总线结构在设计上的异同1. 单总线结构：只有一条系统总线，所有部件通过系统总线接入。各大部件都连接在单一的一组总线上，故将这个单总线称为系统总线。2. 双总线结构：在单总线的基础上增加一条专用于CPU和主存之间的数据传送通路。这种结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点，但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储器交换信息，减轻了系统的负担。3. 三总线结构：在双总线系统的基础上增加I/O总线形成的。其中，系统总线是CPU主存和通道（IOP）之间进行数据传送的公共通道，而I/O总线是多个外部设备与通道之间进行数据传送的公共通道。五.结论通过这次实验的完成，我学会了系统的应用，以及怎样绘制一个74LS181的寄存器，从而在寄存器中实验算数运算的过程。完成了本次实验要求的设计并验证了 4位算数逻辑单元、实现输入输出锁存、实现8 位算数逻辑单元的实验内容。虽然这是计算机组成原理的第一个实验，但是经过老师的示范