计算机组成原理运算器实验-算术逻辑运算实验

1、实验报告实验名称运算器实验算术逻辑运算实验二、实验目的1、了解运算器的组成原理。2、掌握运算器的工作原理。3、掌握简单运算器的数据传送通路。4、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。三、实验设备TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一套，导线若干。实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-1所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU，ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-R控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。为实现双操作数的运算，ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2（由74LS273实现)锁存数

2、据。要将数据总线上的数据锁存到DRl、DR2中，锁存器的控制端LDDR1和DDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE)用来给出参与运算的数据，经过三态(74LS245）后送入数据总线，三态门由SWB控制，低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT)已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号外，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“WR UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“WR UNIT的T4接至“STATE UNIT”的微动开关

3、KK2的输入端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0 、Cn、M、LDDRl、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“ SWITCH UNIT ”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALUB、SW一B为低电平有效LDDR1、LDDR2为高电平有效。对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。实验内容1输入数据通过三态门74LS245后送往数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。2向DRl(或DR2)中置数，经ALU直传后，经过三态245送入数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示3将输入DRl和DR2中的

4、两个数进行算术逻辑运算，验证AlU的功能，结果在数据显示灯和数码显示管LED上显示。实验步骤1、输入数据通过三态门74LS245后经过数据总线在数据显示灯和数码显示管LED上直接显示按下图连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。 用二进制数码开关输入数据65H，观察总线数据显示灯和LED灯的变化。设置： EQ oac(,1)SW-B=1； EQ oac(,2)从输入开关输入：01100101； EQ oac(,3)打开三态门SW-B=0； EQ oac(,4)数据在数码管上显示：LED-B=0，发W/R脉冲。观察实验结果。2.向DRl(或DR2)中置数，经ALU直传后，经过三态245送入数据总

5、线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。重新连接电路，仔细检查无误之后，接通电源。向DR1和DR2寄存器中置入数据65H和A7H。流程为：寄存器DR2(10100111)打开三态门 数据开关（10100111）打开三态门寄存器DR1(01100101) 数据开关（01100101）1）、用输入开关向寄存器DR1置数。 EQ oac(,1)使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=1； EQ oac(,2)从输入开关输入：01100101（数据显示：灯亮为0，灯不亮为1。下同）； EQ oac(,3)使开关SW-B=0； EQ oac(,4)设置LDDR1=1、LDDR2=0。 EQ oa

6、c(,5)将数据打入DR1按KK2发F4脉冲，将总线上得数据在数码管上显示：LED-B=0。、用输入开关向寄存器DR2置数.。 EQ oac(,1)使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=1； EQ oac(,2)从输入开关输入：10100111； EQ oac(,3)使开关SW-B=0； EQ oac(,4)设置LDDR1=0、LDDR2=1。 EQ oac(,5)将数据打入DR2按KK2发F4脉冲，将总线上得数据在数码管上显示：LED-B=0。、检验输入DR1和DR2寄存器中的数据是否正确。 1、关闭三态门：SW-B=1，关闭暂存器的输入：LDDR1=0、LDDR2=0。 2、打开A

7、LU输出三态门：ALU-B=0，设置运算器直传形式S3S2S1S0M为11111。 3、将总线上的数据在数码管上显示：LED-B=0，发W/R脉冲。 4、观察结果（即DR1中的数据）。 5、再次关闭三态门：SW-B=1。打开ALU输出三态门：ALU-B=0。 6、设置运算器直传形式S3S2S1S0M为10101。 7、将总线上的数据在数码管上显示：LED-B=0，发W/R脉冲。观察结果（即DR2中的数据）。将输入DR1和DR2中的两个数进行算术逻辑运算，验证ALU的功能，结果在数据显示灯和数码显示管LED上显示。、保持中数据不变，若不知道中是否有数据，可按实验步骤2中得（3）去检查。通过“SW

8、ITCH UNIT”改变开关S3，S2，S1，S0，Cn，M的值，可将两数进行不同的运算。例如：设置S3S2S1S0CnM=10010，运算器进行加法运算，设置S3S2S1S0CnM=01100，运算器进行减法运算。最后根据运算结果填写下表：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 0 101 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 1F=(65)F

9、=(E7)F=(7D)F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( 66 )F=( E8 )F=( 7E )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=(9A )F=( 18 )F=( 82 )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )F=( )实验结果在实验步骤1第（3）步观察到的结果是亮、暗、暗、亮、亮、暗、亮、暗，即运算器最后存储的

10、数据是01100101，即LED显示为65；在实验步骤2第（3）步观察到的结果是亮、暗、暗、亮、亮、暗、亮、暗，即运算器最后存储的数据是01100101，即LED显示为65；在实验步骤2第（3）步观察到的结果是暗、亮、暗、亮、亮、暗、暗、暗，即运算器最后存储的数据是10100111，即LED显示为A7；4、步骤3中的运算结果如下：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 0 101 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 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=( 4C)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=(AD)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=(4D)F=(B