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認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：周**（實名認(rèn)證）

IP屬地：上海

IP屬地：上海 上傳時間：2022-03-07 格式：DOCX 頁數(shù)：8 大?。?65.44KB 積分：20 舉報 版權(quán)申訴

1、計算機組成原理實驗報告冊課程名稱 計算機組成原理院 別 計算機學(xué)院專 業(yè) 年 級 2011級學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 學(xué) 期 2012-2013學(xué)年第1學(xué)期實驗一 運算器實驗：算術(shù)邏輯運算實驗一、 實驗?zāi)康呐c要求：1、了解運算器的組成結(jié)構(gòu)；2、掌握算術(shù)邏輯運算器的工作原理；3、掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通道；4、驗算由74LS181等組合邏輯組成的運算發(fā)生器的組合功能；二、實驗設(shè)備 TDN-CM+計算機組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。三、實驗原理圖1 運算器數(shù)據(jù)通路圖實驗中所用的運算器數(shù)據(jù)通路圖如上圖所示。圖中所示的是由兩片 74LS181 芯片以并/串形式構(gòu)成的 8 位字長的運算器。右方

2、為低 4 位運算芯片，左方為高 4 位運算芯片。低位芯片的進位輸出端 Cn+4 與高位芯片的進位輸入端 Cn 相連，使低 4 位運算產(chǎn)生的進位送進高 4位運算中。低位芯片的進位輸入端 Cn 可與外來進位相連，高位芯片的進位輸出引至外部。 兩個芯片的控制端 S0S3 和 M 各自相連，其控制電平見下表。 表1 74LS181邏輯功能表為進行雙操作數(shù)運算，運算器的兩個數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個數(shù)據(jù)暫存器 DR1、DR2（用鎖存器 74LS273 實現(xiàn)）來鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖存到 DR1 或 DR2 中，則鎖存器74LS273 的控制端 LDDR1 或 LDDR2 須為高電平。當(dāng) T4 脈沖來到

3、的時候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進 DR1 或 DR2 中了。 為控制運算器向內(nèi)總線上輸出運算結(jié)果，在其輸出端連接了一個三態(tài)門（用 74LS245 實現(xiàn)）。若要將運算結(jié)果輸出到總線上，則要將三態(tài)門 74LS245 的控制端 ALU-B 置低電平。否則輸出高阻態(tài)。數(shù)據(jù)輸入單元(實驗板上印有 INPUT DEVICE)用以給出參與運算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開關(guān)經(jīng)過一個三態(tài)門（74LS245）和內(nèi)總線相連，該三態(tài)門的控制信號為 SW-B，取低電時，開關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過三態(tài)門而送入內(nèi)總線中?？偩€數(shù)據(jù)顯示燈（在 BUS UNIT 單元中）已與內(nèi)總線相連，用來顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。 控制信號中除 T4 為脈沖信號，其

4、它均為電平信號。 由于實驗電路中的時序信號均已連至“W/R UNIT”單元中的相應(yīng)時序信號引出端，因此，需要將“W/R UNIT”單元中的 T4 接至“STATE UNIT”單元中的微動開關(guān) KK2 的輸出端。在進行實驗時，按動微動開關(guān)，即可獲得實驗所需的單脈沖。 S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各電平控制信號則使用“SWITCH UNIT”單元中的二進制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中 Cn、ALU-B、SW-B 為低電平有效，LDDR1、LDDR2 為高電平有效。 對于單總線數(shù)據(jù)通路，作實驗時就要分時控制總線，即當(dāng)向 DR1、DR2 工作暫存器打入數(shù)

5、據(jù)時，數(shù)據(jù)開關(guān)三態(tài)門打開，這時應(yīng)保證運算器輸出三態(tài)門關(guān)閉；同樣，當(dāng)運算器輸出結(jié)果至總線時也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門是在關(guān)閉狀態(tài)。四、實驗內(nèi)容1、輸入數(shù)據(jù)通過三態(tài)門74LS245后送往數(shù)據(jù)總線，在數(shù)據(jù)顯示燈和數(shù)碼顯示管LED上顯示。2、向DR1（或DR2）中置數(shù)，經(jīng)ALU直傳后，經(jīng)過三態(tài)門245送入數(shù)據(jù)總線，在數(shù)據(jù)顯示燈和數(shù)碼顯示管LED上顯示。3、將輸入DR1和DR2中的兩個數(shù)進行算術(shù)邏輯運算，驗證ALU的功能，結(jié)果在數(shù)據(jù)顯示燈和數(shù)碼顯示管LED上顯示。五、實驗步驟1按圖 2連接實驗電路并檢查無誤。圖中需要連接的信號線已用小圓圈標(biāo)明。 圖2 總線數(shù)據(jù)顯示連線圖2開電源開關(guān)。 3用輸入開關(guān)向暫存器

6、DR1 置數(shù)65H。 撥動輸入開關(guān)形成二進制數(shù)01100101（或其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0，滅為1）。 使 SWITCH UNIT 單元中的開關(guān) SW-B=0（打開數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門）、ALU-B=1（關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門）、LDDR1=1、LDDR2=0。 按動微動開關(guān) KK2，則將二進制數(shù) 01100101 置入 DR1 中。 4用輸入開關(guān)向暫存器 DR2 置數(shù)A7H。 撥動輸入開關(guān)形成二進制數(shù) 10100111（或其它數(shù)值）。 SW-B=0、ALU-B=1 保持不變，改變 LDDR1、LDDR2，使 LDDR1=0、LDDR2=1。 按動微動開關(guān) KK2，則將二進制數(shù) 10100111

7、 置入 DR2 中。 5檢驗 DR1 和 DR2 中存的數(shù)是否正確。 關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門（SW-B=1），打開 ALU輸出三態(tài)門（ALU-B=0），并使LDDR1=0、LDDR2=0，關(guān)閉寄存器。 置 S3、S2、 S1、S0 、M 為 1 1 1 1 1，總線顯示燈則顯示 DR1 中的數(shù)。 置 S3、S2、 S1、S0 、M 為 1 0 1 0 1，總線顯示燈則顯示 DR2 中的數(shù)。 6改變運算器的功能設(shè)置，觀察運算器的輸出。 SW-B=1、ALU-B=0 保持不變。 按表 2-2 置 S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 的數(shù)值，并觀察總線顯示燈顯示的結(jié)果。 例如：置 S3、S2、 S1、

8、S0 、M、Cn 為 1 0 0 1 0 1，運算器作加法運算。 置 S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 為 0 1 1 0 0 0，運算器作減法運算。 7驗證 74LS181 的算術(shù)運算和邏輯運算功能（采用正邏輯） 在給定 DR1=65、DR2=A7 的情況下，改變運算器的功能設(shè)置，觀察運算器的輸出，填入表2中，并和理論分析進行比較、驗證。六、實驗結(jié)果DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0（算術(shù)運算）M=1（邏輯運算）Cn=1無進位Cn=0有進位656565A7A7A7000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110

9、1111F=（65）F=（E7）F=（7D）F=（ FF ）F=（ A5）F=（27 ）F=（ BD ）F=（ 3F ）F=（ 8A ）F=（ 0C ）F=（ A2 ）F=（ 24 ）F=（ CA ）F=（ 4C ）F=（ E2）F=（ 64 ）F=（66）F=（E8）F=（7E）F=（ 0 0）F=（ A6 ）F=（ 28 ）F=（ BE ）F=（ 40 ）F=（ 8B ）F=（ 0D ）F=（ A3 ）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=（ 4

10、0 ）F=（ BF ）F=（ 3D ）F=（ A7 ）F=（ 25 ）F=（ FF）F=（ 7D ）F=（ E7 ）F=（ 65 ）七、實驗結(jié)論表2中的實驗結(jié)果與按照表1的邏輯功能理論計算的結(jié)果相同，驗證運算功能發(fā)生器(74LSl81)的組合功能。這說明按照圖1設(shè)計的運算器是能夠完成我們要求的功能的，其設(shè)計是正確的。八、問題及討論1、檢驗 DR1 和 DR2 中存的數(shù)是否正確時，發(fā)現(xiàn)兩個寄存器都是同一個數(shù)。仔細想了一下，發(fā)現(xiàn)都是存入寄存器DR2的數(shù)A7H。于是判斷應(yīng)該是因為向DR2打入數(shù)據(jù)時沒有把DR1的控制端LDDR1關(guān)閉，導(dǎo)致A7H在存入DR2的同時也存入了DR1，覆蓋了原來的數(shù)65H。（

11、其它根據(jù)各人實驗情況具體填寫）九、實驗心得通過本次試驗，我最大的心得就是做實驗前一定要明白實驗的原理，這樣才能夠在實驗中一步一步將實驗的結(jié)果與理論值的對照，當(dāng)出現(xiàn)問題時才能夠有依據(jù)地進行判斷排錯。實驗中接線要有耐心，不要接錯、接反。經(jīng)過本次試驗我這次做的實驗還算是比較成功的,因為我掌握了算術(shù)邏輯運算器單元ALU（74LS181）的工作原理,并熟悉了怎樣輸入輸出數(shù)據(jù)和驗算由74LS181等組合邏輯電路的運算功能發(fā)生器運算功能等實驗步驟和要求.同時也在不知不覺中提高了動手能力和獨立分析思考問題、解決問題的能力。思考題：1.在運算器數(shù)據(jù)通路圖中，DR1，DR2連接到74LS181是為什么要交叉？答：

12、為了讓DR1中數(shù)據(jù)的高四位和DR2中數(shù)據(jù)的高四位輸入到同一塊74SL181中進行運算，與此同時讓DR1中數(shù)據(jù)的低四位和DR2中數(shù)據(jù)的低四位輸入到另一塊74SL181中進行運算；之后兩塊74SL181得到的數(shù)據(jù)就分別為高四位、第四位的和，到達總線的數(shù)據(jù)正好為DR1和DR2中數(shù)據(jù)進行運算后的結(jié)果！ 2.兩個4位74LS181是如何構(gòu)成8位的ALU的？答：本實驗中兩片74LS181（每片4位）以串行方式構(gòu)成字長為8為的運算器；如圖所示： 3.“+”和“加”的區(qū)別是什么？答：“+”只是一個字符，而“加”代表一種運算，即加法運算。4.數(shù)據(jù)輸入DR1，DR2時控制有何限制？ 答：要使數(shù)據(jù)只輸入DR1中，則LDDR1必須置為高電平同時LDDR2要置為低電平，之后再給DR1來一個T4脈沖，讓總線上的數(shù)據(jù)進入DR1上。即要讓數(shù)據(jù)進入哪個數(shù)據(jù)緩沖寄存器就要開啟該寄存器，同時使其他寄存器處于關(guān)閉狀態(tài)。5.運算器是如何完成不同的功能的？怎么控制它？答：根據(jù)