计算机组成原理运算器的实现实验报告文档格式.doc

1、 1掌握运算器的组成及工作原理； 2了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程； 3验证带进位控制的74LS181的功能。二、实验环境 EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。三、 实验内容 验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。四、 实验操作过程、单片机键盘操作方式实验 注：在进行单片机键盘控制实验时，必须把开关K4置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。1、实验连线（键盘实验）：实验连线如图16所示。（连线时应按如下方法：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线

2、插头上的箭头面向左边插在竖排座上。注意：F4只用一个排线插头孔）2、实验过程： 拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动CLR，使其指示灯亮。在监控滚动显示【CLASS SELECt】时按【实验选择】键，显示【ES-_ _ 】输入01或1，按【确认】键，监控显示为【ES01】，表示准备进入实验一程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按【确认】键，进入实验一程序，监控显示【InSt-】，提示输入运算指令，输入两位十六进制数（参考表13和表11），选择执行哪种运算操作，按【确认】键。监控显示【Lo=0】,此处Lo相当于表11中的M，默认为“0”，进行算术运算，也可以输入“1”，进行逻

3、辑运算。按【确认】，显示【Cn=0】,默认为“0”，由表11可见，此时进行带进位运算，也可输入“1”，不带进位运算（注：如前面选择为逻辑运算，则Cn不起作用）。按【确认】，显示【Ar=1】，使用默认值“1”，关闭进位输出。也可输入“0”，打开进位输出，按【确认】。监控显示【DATA】，提示输入第一个数据，输入十六进制数【1234H】，按【确认】，显示【DATA】，提示输入第二个数据，输入十六进制数【5678H】，按【确认】键，监控显示【FINISH】，表示运算结束，可从数据总线显示灯观察运算结果，CY指示灯显示进位输出的结果。按【确认】后监控显示【ES01】，可执行下一运算操作。运算指令（ S

4、3 S2 S1 S0）输入数据（十六进制）0 0 0 000或00 0 0 101或10 0 1 002或20 0 1 103或30 1 0 004或40 1 0 105或50 1 1 006或60 1 1 107或71 0 0 008或81 0 0 109或91 0 1 00A或A1 0 1 10B或B1 1 0 00C或C1 1 0 10D或D1 1 1 0 0E或E1 1 1 10F或F 表1-3 运算指令关系对照表 在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入表中，并和理论值进行比较和验证： LT1LT2S3S2S1S0 M=0（算

5、术运算） M=1（逻辑运算） Cn=1（无进位）Cn= 0（有进位） 1234H 5678H F= F=、开关控制操作方式实验注：为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态（所对应的指示灯亮。）本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。 1、按图17接线图接线：连线时应注意：为了使连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上； 运算器接口 S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2 BD15 . BD8数据总线BD7 . BD0 DIJ1 DIJ-G DIJ2 数据输入电路 C-G

6、 S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2控制总线T4 控制开关电路 T+ fin f/8 脉冲源及时序电路 图17 实验一 开关实验 接线图 2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数：本实验中ALU-G和C-G不能同时为0，否则造成总线冲突，损坏芯片！故每次实验时应时刻保持只有一路与总线相通。1）拨动清零开关CLR，使其指示灯。置ALU-G1：关闭ALU的三态门；再置C-G=0：打开数据输入电路的三态门；2） 向数据暂存器LT1（3、U4）中置数：（1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为要输入的数值；（2）置LDR11：使数据暂存器LT1（3、U4）

7、的控制信号有效，置 LDR20：使 数据暂存器LT2（5、U6）的控制信号无效；（3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器LT1送时钟，上升沿有效，把数据存在LT1中。 3）向数据暂存器LT2（5、U6）中置数：（1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为想要输入的数值；（2）置LDR10：数据暂存器LT1的控制信号无效；置LDR21：使数据暂存器LT2的控制信号有效。（3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器LT2送时钟，上升沿有效，把数据存在LT2中。 （4）置LDR10、LDR20，使数据暂存器LT1、LT2的控制信号无效。 4 ）检验两个数据暂存器LT1和L

8、T2中的数据是否正确：（1）置C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置ALU-G=0，打开ALU的三态门 ；（2）置“S3S2S1S0M”为“11111”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT1中的数，表示往暂存器LT1置数正确； （3）置“S3S2S1S0M”为“10101”，数据总线显示灯显示数据暂存器LT2中的数，表示往暂存器LT2置数正确。 3、 验证74LS181的算术和逻辑功能:LT1M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）Cn=1（无进位）1234H5678H0 0 0 0F=0 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 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 1按实验步骤2往两个暂存器LT1和LT2分别存十六进制数“1234H”和“5678H”，在给定LT1=1234H、LT2=5678H的情况下，通过改变“S3S2S1S0MCn”的值来改变运算器的功能设置，通过数据总线指示灯显示来读出运算器的输出值F，填入上表中，参考表11的功能表，分析输出F值是否正确。分别将“AR”开关拨至“1”和“0”的状态，观察进位指示灯“CY”的变化并分析原因。五、 实验结果及结论 实验结果如图所示：F=FF00F=FF01F=00FFF=FFFFF=FE00