计算机组成原理实验3 算术逻辑运算实验-new.docVIP

实验3 算术逻辑运算实验 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.掌握简单运算器的数据传输通路。 4.验证运算器功能发生器74LS181的组合功能。 二、实验原理 1.简单计算模型结构图3-1 图3-1 简单计算模型结构图 图3-1的左上角是算术逻辑单元（ALU），功能是将数据寄存器DR1和DR2进行运算，具体的运算由S3 S2 S1 S0（共16种组合）进行开关选择。DR1和DR2中的数据由数据输入开关（INPUT）在开关SW-B信号的作用下送达，详细操作后面实验将详细描述。 此图要求同学们熟练掌握，并深深的记在大脑中，以后实验我们经常用到，尤其的实验连线时，可以脱离实验指导书进行接插件的连通。 2.实验中用到的运算器通路图3-2： 3-2 运算器通路图 运算器实验电路说明1）两片74LS181每片4位以并/串联形式构成字长为8位的运算器。 2）8位运算器的输出经过一个输入双向三态门（74LS245）与数据总线相连运算器的两个数据输入端分别与两个8位寄存器74LS273）DR1和DR2的输出端相连DR1和DR2寄存器是用于保存参加运算的数据和运算的结果寄存器的输入端与数据总线相连。 3）8位数据开关D7~D0在INPUT?DEVICE”中用来产生参与运算的数据，经过一个输出三态门（74LS245）与数据总线相连，数据显示灯（BUS?UNIT）已与数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 4）S3、S2、S1、S016种算术运算或16种逻辑运算）。 5）M是算术/逻辑运算选择，M=0时，执行算术运算，M=1时，执行逻辑运算。? 6）Cn是算术运算的进位控制端，Cn=0（低电平），表示有进位，运算时相当于在最低位上加进位1，Cn=1，表示无进位。逻辑运算与进位无关。7）ALU-B是输出三态门的控制端，控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。 低电平有效。 ?8）SW-B是输入三态门的控制端，控制INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7~D0 的数据是否送到数据总线BUS上。低电平有效。 ?9）LDDR1是寄存器DR1存数控制信号，LDDR2是寄存器DR2存数控制信号。它们都是高电平有效。? 10）A0~A3是4位数据输入通道A，B0~B3是4位数据输入通道B11）?F0-F3是运算结果输出端。? 逻辑运算符说明： 1）?是求反符。如：?1为0，?0为1。 2）⊕是异或符。如：1⊕0为1；0⊕1为1；0⊕0为0；1⊕1为0。即⊕是“不同出1”运算。 举例说明（下面的实验要用到这些数值）：设A的值是65H=0110 0101 B（此处B是2进制）, 设B的值是A7H=1010 0111 B（此处B是2进制）。 1）?A=?（0110 0101）=1001 1010 B=9A H（这里的H是十六进制） 2）A=0110 0101 B=65 H（这里的H是十六进制） 3）A加1=0110 0101+1=0110 0110 B=66 H（这里的H是十六进制） 4）?（A+B）））……? 3.实验注意事项 （1）需要连接的控制信号在原理图中用圆圈标明。 （2）本实验使用T4单步脉冲信号，实验时将“W/R UNIT”的T4插头接至“STATE UNIT”中的KK2正脉冲插头，按下微动开关KK2，即可获得实验所的单脉冲信号。 （3）S3，S2，S1，S0，Cn，M，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B均为电平信号，与“SWITCH UNIT”中的二进制开关对应相接，用于模拟产生电平控制信号。开关状态打上去是高电平，打下来是低电平。 （4）ALU-B,SW-B为低电平有效，LDDR1,LDDR2为高电平有效。 （5）凡是控制信号带有“－B”的，都表示低电平有效。 （6）8位数据开关D7~D0(在“INPUT DEVICE”中)作为数据输入，打上去是“1”，打下来是“0”，即灯亮是“1”，灯灭是“0”。 （7）用数据开关输入数据时，要打开SW-B（SW-B=0），关闭ALU-B（ALU-B=1）。 （8）输入运算结果时，要关闭SW-B（SW-B=1）,打开ALU-B（ALU-B=0）。 （9）“A+B”是指逻辑加（或运算），“A加B”是指算术加。 三、实验内容和步骤 1.完成算术逻辑运算实验连线图（图3-3）。 强调：用户需要连接的信号线用小圆圈表明（其他实验相同，不再说明）。 图3-2 算术逻辑实验接线图 2.打开实验箱的电源开关 3.用二进制数据开关向DR1置数 1）拨动输入开关形成二进制或其他数值）。（数据显示灯亮为0，灭为1）。 2）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输出三态门）、LD