1、实验题目 运算器实验1.算术逻辑运算实验2.进位控制实验3.移位运算实验小组合作否姓 名 班 级 学 号一、实验目的:1、了解运算器的组成结构;2、掌握运算器的工作原理;3、学习运算器的设计方法;4、掌握简单运算器的数据传输通路;5、验证运算功能发生器 74LS181 的组合功能。二、实验环境:计算机组成原理实验箱.CCT-IV+计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干实验内容与步骤:算术逻辑运算实验1、连接实验电路并检查无误。图中将需要连接的信号线用小圆圈标明。2、打开电源开关。3、用输入开关向暂存器 DR1 置数。拨动输入开关,形成二进制数 01100101(或其他数值)。(数据显示:灯亮
2、为 0,灭为 1)。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 ALU 输入三态门)、LDDR1=1、LDDR2=0。按动微动开关 KK2(产生 T4) ,则将二进制数 01100101 置入 DR1中。4、用输入开关向暂存器 DR2 置数。拨动输入开关,形成二进制数 10100111(或其他数值)。SW-B=0、ALU-B=1 保持不变,改变 LDDR1、LDDR2,使LDDR1=0、LDDR2=1。按动微动开关 KK2(产生 T4) ,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。关闭
3、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。置 S3、S2、S1、S0、M 为 1、1、1、1、1,总线显示灯显示 DR1中的数。置 S3、S2、S1、S0、M 为 1、0、1、0、1,总线显示灯显示 DR2中的数。6、改变运算器的功能设置,观察运算器的输出。SW-B=1、ALU-B=0 保持不变。按表 1.1-2 置 S3、S2、S1、S0、M、Cn 的数值,并观察总线显示灯显示的结果。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
4、能设置,观察运算器的输出,并将该输出填入表 1.1-2 中。参考表 1.1-1 给出的 74LS181 的逻辑功能表,验证 74LS181 的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑),且与理论分析进行比较和验证。实验结果:M = 0(算术运算)DR1 DR2 S3 S2 S1 S0 Cn=1无进位Cn=0有进位M = 1(逻辑运算)656565A7A7A70 0 0 00 0 0 10 0 1 F=(65)F=(E7)F=(7D)F=(FF)F=(A5)F=(66)F=(E8)F=(7E)F=(00)F=(A6)F=(9A)F=(18)F=(82)F=(00)F=(DA)00 0 1 10 1 0
5、 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 F=(27)F=(BD)F=(3F)F=(8A)F=(0C)F=(A2)F=(24)F=(CA)F=(4C)F=(E2)F=(64)F=(28)F=(BE)F=(40)F=(8B)F=(0D)F=(A3)F=(25)F=(CB)F=(4D)F=(E3)F=(65)F=(58)F=(C2)F=(3E)F=(BF)F=(3D)F=(A7)F=(25)F=(01)F=(7D)F=(E7)F=(65)1进位控制实验实验原理在算术逻辑运算实验的基础上增加进位控制部分
6、,其中 74181 的进位进入一个 7474 锁存器,其写入是由 T4 和 AR 信号控制,T4 是脉冲信号,实验时将 T4 连至 STATE UNIT 的微动开关 KK2 上。AR 是电平控制信号(低电平有效),可用于实现带进位控制实验,而 T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。实验步骤进位控制将 FC 和 FZ 标志清零置控制信号 CyCn#=0(影响进位并带进位) 或 CyNCn#=0(影响进位不带进位),Ci=1用二进制开关向 DA1 和 DA2 置数。置控制信号 I/O-R#=1,ALU-B#=0,选择 74LS181 的功能为 F=A 加B,此时总线显示灯上的数据为 D
7、A1 加 DA2按动开关 KK(CLOCK UNIT 单元的 KK 信号连接到 MAIN CONTROL UNIT 的 T4),产生本次加法结果的标志 FC 和 FZ。数据记录和计算:2.进位控制0FFH+01H=00000000 FZ=1 FC=1 5BH+0A0H+FC =11111011 FZ= 0 FC= 0 5BH0A0H =00000000 FZ=1 FC=0 0F0H+32H+FC=00100011 FZ=0 FC = 0或 79H+32H+FC=10101011 FZ= 0 FC= 0 结论:1)如果不在进位运算操作前先对进位标志清零就无法确定是不是这次运算得到的进位。 (2)
8、清零后,实验仪上进位指示灯灭,说明这时高位上无进位,然后进行运算,如果高位进位,这时 CY 灯亮,就能正确显示实验结果,否则实验结果会受到影响。 (3)CY 灯所表示的进位是高位的进位,而 Cn 进位控制端所表示的是在最低位上的进位。 (4)DA1 加 DA2 加 1 的结果中高位没有进位,则 CY 灯不会亮。 (5)DA1 加 DA2 加 1 的结果中高位有进位,则 CY 灯会亮。 1.实验原理图 1-3 进位控制器实验原理图进位控制运算器的实验原理在实验(1)的基础上增加进位控制部分,其中 181 的进位进入一个 74 锁存器,其写入是又 T4 和 AR 信号控制,T4 是脉冲信号,实验时
9、将 T4 连至“STATE UNIT”的微动开关 KK2 上,AR 是电平控制信号(低电平有效) ,可用实现带进位控制实验,而 T4 脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。2.实验步骤(1)按图 1-4 连接线路,仔细查线无误后,连通电源。(2) 在这个实验中使用 T4 单步脉冲信号,实验时要将“W/R UNIT”中的 T4 接至“STATE UNIT”中的 KK2 的正脉冲插头上,按下微动开关 KK2,即可获得实验所需的单脉冲信号。(3) 在实验中要注意 ALU-B、SW-B、AR 为低电平有效。LDDR1、LDDR2 为高电平有效。(4) 实验仪上进位指示灯 CY 亮时表示高位有进
10、位,不亮时表示高位无进位。用二进制数码开关向 DR1 和 DR2 寄存器置数,具体方法如下:关闭 ALU 输出三态门(ALU-B=1) ,开启输入三态门(SW-B=0),设置数据开关。例如向 DR1 存入 01010101,向 DR2 存入 10101010.具体步骤如下:(3)进位标志清零具体操作如下:S3、S2、S1、S0、M 的状态置为 00000,AR 状态置为 0, (清零时DR1 寄存器中的数不等于 FF)按动微动开关 KK2。注:进位标志指示灯 CY 亮时表示进位标志为“0” ,无进位;标志指示灯 CY 灭时表示进位为“1” ,有进位。(4)验证带进位运算及进位锁存功能,使 Cn
11、=1、Ar=0,SWB=1 来进行带位算术运算。例如:做加法运算,首先向 DR1、DR2 置数,然后使 ALU-B=0,S3、S2、S1、S0、M 状态为 10010,此时数据总线上显示的数据为 DR1 加 DR2 加当前进位标志,这个结果是否产生进位,则要按动微动开关 KK2,若进位标志灯亮,表示进位;反之,有进位。3实验结果:(1)当 S3、S2、S1、S0、M 的状态置为 00000,AR 状态置为 0,按动微动 KK2 时总线指示灯 CY 亮,表示无进位。(2)当使 ALU-B=0,S3、S2、S1、S0、M 的状态置为 10010,按动微动开关 KK2,总线指示灯 CY 亮,表示无进
12、位。(3) 实验仪上进位指示灯 CY 亮时表示高位有进位,不亮时表示高位无进位。四、实验结果与分析:1. 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,掌握了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发生器运算功能,能够按给定数据,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,也加强了自己的动手能力.也掌握了带进位控制的算术运算功能发生器的功能,掌握了按指定的数据完成几种指定的算术运算。而且真切地知道了实验真得很需要耐心和细心,特别是这个实验要在操作前先对进位标志清零,否则整个实验
13、就全部失败了。2. 在接线过程中,要注意先接线后通电,不但安全,而且还能保护好实验仪;在保证接线正确的同时也要明白其工作原理以及数据在过程中的变化。3. 这次实验,我从中学到很多重要的知识;同时也明白了很多道理。首先,在实验前我们应该先要对我们将要做的实验充分的了解,将原理弄懂,同时也要熟悉我们实验所使用的软件的用法,这对我们都是至关重要的,并且会使我们在实验时节省很多时间;然后,根据实验要求设计出总体方案,再根据方案进行实验。只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,将结论用于实践,才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。.五、指导教师评语及成绩:教室签名成绩 批阅日期 年 月 日