计算机组成原理运算器实验算术逻辑运算实验复习过程.docx
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计算机组成原理运算器实验算术逻辑运算实验复习过程
计算机组成原理运算器实验—算术逻辑运算实验
实验报告
1、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。
4、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（“INPUTDEVICE"）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SW—B控制，低电平有效。
数据显示灯（“BUSUNIT"）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“W／RUNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W／RUNIT"的T4接至“STATEUNIT”的微动开关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“SWITCHUNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU—B、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。
5、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。
6、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
（1）按下图连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。
（2）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：
SW-B=1；
从输入开关输入：
01100101；
打开三态门SW-B=0；
数据在数码管上显示：
LED-B=0，发W/R脉冲。
（3）观察实验结果。
2.向DRl（或DR2）中置数，经ALU直传后，经过三态245送入数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。
（1）重新连接电路，仔细检查无误之后，接通电源。
（2）
向DR1和DR2寄存器中置入数据65H和A7H。
流程为：
1）、用输入开关向寄存器DR1置数。
使SWITCHUNIT单元中的开关SW-B=1；
从输入开关输入：
01100101（数据显示：
灯亮为0，灯不亮为1。
下同）；
使开关SW-B=0；
设置LDDR1=1、LDDR2=0。
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。
2）、用输入开关向寄存器DR2置数.。
使SWITCHUNIT单元中的开关SW-B=1；
从输入开关输入：
10100111；
使开关SW-B=0；
设置LDDR1=0、LDDR2=1。
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。
（3）、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ALU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。
8、观察结果（即DR2中的数据）。
3、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。
（1）、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。
（2）通过“SWITCHUNIT”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：
DR1
DR2
S3S2S1S0
M=0（算术运算）
M=1
（逻辑运算）
Cn=1
无进位
Cn=0
有进位
65
65
65
A7
A7
A7
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
F=（65）
F=（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=（）
7、实验结果
1、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数据是01100101，即LED显示为65；
2、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；
3、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：
DR1
DR2
S3S2S1S0
M=0（算术运算）
M=1
（逻辑运算）
Cn=1
无进位
Cn=0
有进位
65
65
65
A7
A7
A7
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
F=（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=（BF）
F=（3D）
F=（7D）
F=（25）
F=（FF）
F=（7D）
F=（E7）
F=（65）
8、小结
通过这次实验，我明白了要很好的完成实验首先一定要注意线路的连接，需要对应的要一一对应。
我掌握了算术逻辑运算器单元ALU（74LS181）的工作原理，并熟悉了怎样输入输出数据和验算由74LS181等组合逻辑思电路的运算功能发生器运算功能等实验步骤和要求。
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