1、第 1 页 共 5 页西华大学数学与计算机学院实验报告课程名称：计算机组成原理 年级：2011 级 实验成绩：指导教师：祝昌宇 姓名：蒋俊实验名称：算术逻辑运算单元实验 学号：312011080611118 实验日期：2013-12-151、目的1. 掌握简单运算器的数据传输方式2. 掌握 74LS181 的功能和应用二、实验原理（1）ALU 单元实验构成1、结构试验箱上的算术逻辑运算单元上的运算器是由运算器由 2 片 74LS181 构成 8 字长的 ALU 单元。2、2 片 74LS373 作为 2 个数据锁存器（DR1、DR2） ，8 芯插座 ALU-OUT 作为数据输入端，可通过短 8
2、 芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。3、运算器的数据输出由一片 74LS244（输出缓冲器）来控制，8 芯插座 ALU-OUT 作为数据输出端，可通过短 8 芯扁平电缆把数据输出端连接到数据总线上。（2）ALU 单元的工作原理数据输入锁存器 DR1 的 EDR1 为低电平，并且 D1CK 有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器 DR1。同样，使 EDR2 为低电平，并且 D2CK 有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器 DR2。算术逻辑运算单元的核心是由 2 片 74LS181 构成，它可以进行 2 个 8 位二进制数的算术逻辑运算，74LS181 的各种工作方式可通过设置
3、其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN） 。当实验者正确设置了 74LS181 的各个控制信号，74LS181 会运算数据锁存器 DR1、DR2 内的数据。由于 DR1、DR2 已经把数据锁存，只要 74LS181 的控制信号不变，那么 74LS181 的输出数据也不会发生改变。输出缓冲器采用 74LS244，当控制信号 ALU-O 为低电平时，74LS244 导通，把 74LS181的运算结果输出到数据总线；ALU-O 为高电平时，74LS244 的输出为高阻。第 2 页 共 5 页图 1 算术逻辑单元原理图三、使用环境计算机组成原理实验箱第 3 页 共 5 页四、实验步骤（一）
4、 逻辑或运算实验1把 ALU-IN（8 芯的盒型插座）与 CPT-B 板上的二进制开关单元中 J1 插座相连（对应二进制开关 H16H23）, 把 ALU-OUT（8 芯的盒型插座）与数据总线上的 DJ2 相连。2把 D1CK 和 D2CK 用连线连到脉冲单元的 PLS1 上，把 EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M 接入二进制开关（请按下表接线）信号定义 接入开关位号D1CK PLS1 孔D2CK PLS1 孔EDR1 H8 孔EDR2 H7 孔ALU-O H6 孔CN H5 孔M H4 孔S3 H3 孔S2 H2 孔S1 H1 孔S0 H0 孔3按启停单元中的运
5、行按钮，使实验机处于运行状态。4二进制开关 H16H23 作为数据输入，置 33H（对应开关如下表）H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8 位数据0 0 1 1 0 0 1 1 33H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S00 1 0 1 1 1 1 1 05按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D1CK 上产生一个上升沿，把 33H 打入 DR1 数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定 DR1 寄存器（74LS373
6、）的输出端，检验数据是否进入 DR1 中。6二进制开关 H16H23 作为数据输入，置 55H（对应开关如下表） 。H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8 位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S01 0 0 1 1 1 1 1 07按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D2CK 上产生一个上升沿，把 55H 打入 DR1 数据锁存器。第 4 页 共 5 页$ 经过 74
7、LS181 的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的 LED 显示灯IDB0IDB7 显示为 77H。（二）不带进位位加法运算实验1二进制开关 H16H23 作为数据输入，置 33H（对应开关如下表） 。H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8 位数据0 0 1 1 0 0 1 1 33H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S00 1 0 1 0 1 0 0 12按脉冲单元中的 PLS1 脉冲按键，在 D1C
8、K 上产生一个上升沿，把 33H 打入 DR1 数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定 DR1 寄存器（74LS373）的输出端，检验数据是否进入 DR1 中。3二进制开关 H16H23 作为数据输入，置 55H（对应开关如下表） 。H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8 位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S01 0 0 1 0 1 0 0 14按脉冲单元中的 PLS1 脉冲
9、按键，在 D2CK 上产生一个上升沿，把 55H 打入 DR1 数据锁存器。$ 经过 74LS181 的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的 LED 显示灯IDB0IDB7 显示为 88H。（3）实验数据记录验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算，在保持 DR1=65H、DR2=A7H 时，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表 1 中，并和理论分析进行比较、验证。第 5 页 共 5 页表 1 正逻辑 74L S181 运算功能验证结果M=0（算术运算）DR1 DR2 S3 S2 S1 S0CN=1 CN=0M=1逻辑运算65 A7 0 0 0 0 65 66 9A65
10、A7 0 0 0 1 E7 E8 1865 A7 0 0 1 0 7D 7E 8265 A7 0 0 1 1 FF 00 0065 A7 0 1 0 0 A5 A6 DA65 A7 0 1 0 1 27 28 5865 A7 0 1 1 0 BD BE C265 A7 0 1 1 1 3F 40 3E65 A7 1 0 0 0 8A 8B BF65 A7 1 0 0 1 0C 0D 3D65 A7 1 0 1 0 A2 A3 A765 A7 1 0 1 1 24 25 2565 A7 1 1 0 0 CA CB 0165 A7 1 1 0 1 4C 4D 7D65 A7 1 1 1 0 E2 E3 E765 A7 1 1 1 1 64 65 65五、总结通过本次实验我掌握了算术逻辑运算器单元 ALU（74LS181）的工作原理和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，能够按给定数据按实验要求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，提高了动手能力。
