计算机组成原理运算器实验

1、计算机硬件实验室实验报告姓 名徐骁学 号33班 级0920542成 绩设备名称及软件环境计算机、Proteus仿真软件、模型机仿真软件实验名称运算器组成实验日期一实验内容使用181四位算术逻辑芯片实现八位算术逻辑运算实验。二理论分析或算法分析运算器数据通路是由两片74LS181芯片以并和串形式构成的八位字长的运算器。（如图）左边高四位运算芯片，右边是低四位运算芯片。低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，这使得低四位运算产生的进位送进高四位运算中。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S0S3和M各自相连。为控制运算器向内总线

2、上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平。否则输出高阻态。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的控制端LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中了。数据输入单元(实验板上印有INPUT DEVICE)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为SW

3、-B，取低电平时，开关上的数据则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）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除T4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“W/R UNIT”单元中的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”单元中的微动开关KK2的输出端。实验所需组件连接完成，按动微动开关，便能获得实验所需的单脉冲。S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各电平控制信号则使用“SWITCH UNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、A

4、LU-B、SW-B为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。 对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向DR1、DR2工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。三实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）（1）连接实验电路并检查无误。(如图)（2）打开电源开关。（3）向暂存器DR1置数。a. 拨动输入开关形成二进制数01100101。（数据显示灯亮为0，灭为1）。b. 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

5、ALU 输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。c. 按动微动开关KK2，则将二进制数01100101置入DR1 中。（4）向暂存器DR2置数。a. 拨动输入开关形成二进制数10100111。b. SW-B=0、ALU-B=1保持不变，改变LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2=1。c. 按动微动开关KK2，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。a. 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。b. 置S3、S2、S1、S0、M为1 1 1 1 1

6、，总线显示灯则显示DR1中的数。c. 置S3、S2、S1、S0、M为1 0 1 0 1，总线显示灯则显示DR2中的数。（6）改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。a. SW-B=1、ALU-B=0 保持不变。b. 置S3、S2、S1、S0、M、Cn的数值，并观察总线显示灯显示的结果。例如：置S3、S2、S1、S0、M、Cn为1 0 0 1 0 1，运算器作加法运算。置S3、S2、S1、S0、M、Cn为0 1 1 0 0 0，运算器作减法运算。（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=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，填入

7、下表中，并和理论分析进行比较、验证。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）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)65A70000F=(65)F=(66)F=(9A)65A70001F=(C)F=(D)F=(F3)65A70010F=(BD)F=(BE)F=(42)65A70011F=(FF)F=(0)F=(0)65A70100F=(23)F=(24)F=(F2)65A70101F=(CA)F=(CB)F=(58)65A70110F=(52)F=(53)F=(F)65A70111F=(AB)F=(AC)F=(D2)65A71000F=(A0)F=(A1)F=(FF)65A71001F=(B5)F=(B6)F=(CD)65A71010F=(89)F=(8A)F=(AF)65A71011F=(3C)F=(3D)F=(6)65A71100F=(CA)F=(CB)F=(1)65A71101F=(71)F=(72)F=(BD)65A71110F=(22)F=(23)F=(C)65A71111F=(64)F=(65)F=(65)