計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí)驗(yàn)一 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握算術(shù)邏輯運(yùn)算器單元ALU（74LS181）的工作原理。2、掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理。3、驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74LSl8l的組合功能。4、按給定數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中的算術(shù)邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1.1所示。其中運(yùn)算器由兩片74LS181以并串形成8位字長(zhǎng)的ALU構(gòu)成。運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74LS245 （U33）到ALUO1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線BUSD0D7插座BUSl6中的任一個(gè)相連，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線通過(guò)LZDOLZD7顯示燈顯示；運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存

2、器74LS273（U29、U30）鎖存，兩個(gè)鎖存器的輸入并聯(lián)后連至插座ALUBUS，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)8芯排線連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0D7插座EXJlEXJ3中的任一個(gè)；參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)來(lái)自于8位數(shù)據(jù)開(kāi)并KD0KD7，并經(jīng)過(guò)一三態(tài)門(mén)74LS245（U51）直接連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7，通過(guò)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)輸入的數(shù)據(jù)由LD0LD7顯示。 圖1.1中算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74LS18l（U3l、U32）的功能控制信號(hào)S3、S2、Sl、S0、CN、M并行相連后連至SJ2插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)6芯排線連至6位功能開(kāi)關(guān)插座UJ2，以手動(dòng)方式用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)S3、S2、S1、S0、CN、M來(lái)模擬74LSl8l（U31、U32

3、）的功能控制信號(hào)S3、S2、S1、S0、CN、M；其它電平控制信號(hào)LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB以手動(dòng)方式用二進(jìn)制開(kāi)關(guān)LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB來(lái)模擬，這幾個(gè)信號(hào)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式產(chǎn)生，通過(guò)跳線器切換，其中ALUB、SWB為低電平有效，LDDRl、LDDR2為高電平有效。另有信號(hào)T4為脈沖信號(hào)，在手動(dòng)方式下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將跳線器J23上T4與手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)關(guān)的輸出端SD相連，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。2、實(shí)驗(yàn)接線本實(shí)驗(yàn)用到4個(gè)主要模塊：（1）低8位運(yùn)算器模塊（2）數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊（3）數(shù)據(jù)總線顯示模塊（4）功能開(kāi)關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊）。根據(jù)

4、實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)接線如下：（1）ALUBUS連EXJ3；（2）ALU01連BUSl；（3）SJ2連UJ2； （4）跳線器J23上T4連SD； （5）LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB四個(gè)跳線器撥在左邊(手動(dòng)方式)；（6）AR跳線器撥在左邊，同時(shí)開(kāi)關(guān)AR撥在“1”電平。3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)KD0KD7向DRl和DR2寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉ALU4輸出三態(tài)門(mén)(ALUB=1)，開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)(SWB=0)，輸入脈沖T4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕產(chǎn)生。設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)具體操作步驟圖示如下：LDDR1=1LDDR2=0T4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入

5、寄存器DR1ALUB=1SWB=0KD7KD000110101數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器DR2ALUB=1SWB=0LDDR1=0LDDR2=1T4= KD7KD001001000說(shuō)明：LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB四個(gè)信號(hào)電平由對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)LDDRl、LDDR2、ALUB、SWB給出，撥在上面為“1”，撥在下面為“0”，電平值由對(duì)應(yīng)的顯示燈顯示，T4由手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)給出。 （3）檢驗(yàn)DRl和DR2中存入的數(shù)據(jù)是否正確，利用算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器74LSl 8l的邏輯功能進(jìn)行驗(yàn)算，即M=1。具體操作如下：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(mén)SWB=1，打開(kāi)ALU輸出三態(tài)門(mén)ALUB=0，當(dāng)置S3

6、、S2、S1、S0、M為11111時(shí)，總線指示燈顯示DR1中的數(shù)，而置成10101時(shí)總線指示燈顯示DR2中的數(shù)（4）驗(yàn)證74LSl81的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）在給定DRl35、DR2=48的情況下，改變算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。三、實(shí)驗(yàn)電路本實(shí)驗(yàn)中使用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖1.1所示。四、74LS181功能表實(shí)驗(yàn)中用到的運(yùn)算器74LS181功能表如表1.1所示。表1.1 運(yùn)算器74LS181功能表（正邏輯）4位ALUS3 S2 S1 S0（算數(shù)運(yùn)算）（邏輯運(yùn)算）n=1無(wú)進(jìn)位n=0有進(jìn)位0 0 0 00 0 0

7、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 1F=AF=A+BF=A+BF=減1F=A加（A*B）F=（A+B）加（A*B）F=A減B減1F=（A*B）減1F=A加A*BF=A加BF=（A+B）加A*BF=A*B減1F=A加AF=（A+B）加AF=（A+B）加AF=A減1F=A加1F=（A+B）加1F=（A+ B）加1F=0F=A加（A*B）加1F=(A+B)加(A* B)加1F=A減BF=（A*B）F=A加A*B加1F=A加B加1F=(A+

8、B)加A*B加1F=A*BF=A加A加1F=(A+B)加A加1F=(A+ B)加A加1F=AF= AF=（A+B）F= A*BF=0F= (A*B)F= BF=(AB)F=(A* B)F= A+BF= (AB)F=BF=A*BF=1F=A+BF=A+BF=A其中：“+”表示或運(yùn)算；“*”表示與運(yùn)算；“”表示異或運(yùn)算圖1.1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄加數(shù)1 DR1加數(shù)2DR2S3S2 S1S0M0（算術(shù)運(yùn)算）M1（邏輯運(yùn)算）Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位3548000000010010001101000101011001111000100110101011110011011110

9、1111FF F FF F FFFF F F F F F F FF F F F F F F F F F F F F F F FFFFFFF F F F F F F F F F 加數(shù)1DR1加數(shù)2DR2S3S2 S1S0M0（算術(shù)運(yùn)算）M1（邏輯運(yùn)算）Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位354800000001010101111011110011011111F（35）F（7D）F（B2）F（34）F（FF）F（6A）F（B2） F（34） F（36）F（7E）F（B3） F（35） F（00）F（6B） F（B3）F（35）F（CA）F（82）F（B7）F（35） F（00） F（FF）F（B7）F（3

10、5）2、 理論計(jì)算結(jié)果 六、思考題1、在向DR1和DR2寄存器置數(shù)時(shí)S3、S2、S1、S0、M、Cn如何設(shè)置？2、DR1置數(shù)完成后，如果不關(guān)閉控制端，LDDR1會(huì)怎樣？3為什么在讀取74LS181的輸出結(jié)果時(shí)要打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)的控制端ALUB ？實(shí)驗(yàn)二 帶進(jìn)位控制8位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)邏輯運(yùn)算發(fā)生器74LSl8l的功能。2、按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算。 二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖2.1所示，在實(shí)驗(yàn)一的基礎(chǔ)上增加進(jìn)位控制部分，其中高位74LS181（U31）的進(jìn)位CN4通過(guò)門(mén)UN4E、UN2C、UN3B進(jìn)入U(xiǎn)N5B的輸入端D，其寫(xiě)

11、入脈沖由T4和AR信號(hào)控制，T4是脈沖信號(hào)，在手動(dòng)方式下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將跳線器J23上T4與手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)關(guān)的輸出端SD相連，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。AR是電平控制信號(hào)（低電平有效），可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)。從圖中可以看出，AR必須為“0”電平，D型觸發(fā)器74LS74（UN5B）的時(shí)鐘端CLK才有脈沖信號(hào)輸入。才可以將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果CY鎖存到進(jìn)位鎖存器74LS74（UN5B）中。2、實(shí)驗(yàn)接線實(shí)驗(yàn)連線(1)(5)同實(shí)驗(yàn)一，詳細(xì)如下：（1）ALUBUS連EXJ3；（2）ALUO1連BUSl；（3）SJ2連UJ2；（4）跳線器J23上T4連SD；（5）LDDRl、LDDR

12、2、ALUB、SWB四個(gè)跳線器撥在左邊（手動(dòng)方式)；（6）AR、299B跳線器撥在左邊，同時(shí)開(kāi)關(guān)AR撥在“0電平，開(kāi)關(guān)299B撥在“1”電平；（7）J25跳線器撥在右邊。（8）總清開(kāi)關(guān)撥在“1”電平。若總清開(kāi)關(guān)撥在“0”電平，Cy清零。3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）仔細(xì)查線無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)KDOKD7向DRl和DR2 寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(mén)ALUB=1，開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)SWB=0，輸入脈沖T4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕產(chǎn)生。如果選擇參與操作的兩個(gè)數(shù)據(jù)分別為55H、AAH，將這兩個(gè)數(shù)存入DR1和DR2的具體操作步驟如下：LDDR1=1LDDR2=0T4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)

13、門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器DR1ALUB=1SWB=0KD7KD001010101LDDR1=0LDDR2=1T4= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器DR2ALUB=1SWB=0KD7KD010101010（3）開(kāi)關(guān)ALUB=0，開(kāi)啟輸出三態(tài)門(mén)，開(kāi)關(guān)SWB=1，關(guān)閉輸入三態(tài)門(mén)，同時(shí)讓LDDR1=0，LDDR2=0。（4）如果原來(lái)有進(jìn)位，CY=1，進(jìn)位燈亮，但需要清零進(jìn)位標(biāo)志時(shí)，具體操作方法如下：u AR信號(hào)置為“0”電平，DRl寄存器中的數(shù)應(yīng)小于FF。u S3、S2、S1、S0、M的狀態(tài)置為0 0 0 0 0。u 按動(dòng)手動(dòng)脈沖發(fā)生開(kāi)關(guān)，CY=0，即清進(jìn)位標(biāo)志。注：進(jìn)位標(biāo)志指示燈CY亮?xí)r，表示進(jìn)位標(biāo)

14、志為“1”，有進(jìn)位；進(jìn)位標(biāo)志指示燈CY滅時(shí)，表示進(jìn)位位為“0”，無(wú)進(jìn)位。（5）驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能 這里有兩種情況：l 進(jìn)位標(biāo)志已清零，即CY=0，進(jìn)位燈滅。² 使開(kāi)關(guān)CN=0，再來(lái)進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。例如步驟（2）參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)為55H和AAH，當(dāng)S3、S2、S1、S0狀態(tài)為10010，此時(shí)輸出數(shù)據(jù)總線顯示燈上顯示的數(shù)據(jù)為DRl加DR2再加初始進(jìn)位位“1” （因CN=0），相加的結(jié)果應(yīng)為ALU=00，并且產(chǎn)生進(jìn)位，此時(shí)按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，則進(jìn)位標(biāo)志燈亮，表示有進(jìn)位。² 使開(kāi)關(guān)CN=1，當(dāng)S3、S2、S1、S0狀態(tài)為10010，則相加的結(jié)累ALU=FF，并且不產(chǎn)生進(jìn)

15、位。l 原來(lái)有進(jìn)位，即CY=1，進(jìn)位燈亮。此時(shí)不考慮CN的狀態(tài)，再來(lái)進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。同樣步驟（2）參與運(yùn)算的兩個(gè)數(shù)為55H和AAH，當(dāng)S3、S2、S1、S0、M狀態(tài)為10010，此時(shí)輸出數(shù)據(jù)總線顯示燈上顯示的數(shù)據(jù)為DRl加DR2再加當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志CY，相加的結(jié)果同樣為ALU=00，并且產(chǎn)生進(jìn)位，此時(shí)按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，則進(jìn)位標(biāo)志燈亮，表示有進(jìn)位。三、實(shí)驗(yàn)電路帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理電路如圖2.1所示。四、驗(yàn)證兩種操作下帶進(jìn)位的運(yùn)算功能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 Cy=0 進(jìn)位燈滅DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0,CN=0(帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算) 運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算后進(jìn)位狀態(tài)Cy理論計(jì)算結(jié)果8CH9FH0 0

16、 0 00 0 0 10 1 1 01 0 0 11 1 0 01 1 0 1 Cy=1 進(jìn)位燈亮DR1DR2S3 S2 S1 S0M=0, Cy=1(帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算) 運(yùn)算結(jié)果運(yùn)算后進(jìn)位狀態(tài) Cy理論計(jì)算結(jié)果8CH9FH0 0 0 00 0 0 10 1 1 01 0 0 11 1 0 01 1 0 1五、思考題1、如何在進(jìn)位運(yùn)算操作前對(duì)進(jìn)位標(biāo)志清零？2、在進(jìn)行進(jìn)位運(yùn)算操作時(shí)，在何種情況下要對(duì)進(jìn)位標(biāo)志清零？3、分析硬件電路說(shuō)明在什么條件下，才能鎖存8位運(yùn)算后的進(jìn)位標(biāo)志？圖2.1 帶進(jìn)位控制運(yùn)算器的數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)三 16位算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證算術(shù)邏輯運(yùn)算功能發(fā)生器 74LS181

17、的16位運(yùn)算組合功能。2、掌握16位運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理。3、按要求和給出的數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)邏輯運(yùn)算。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理16位運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路如圖3.1所示，其中運(yùn)算器由四片74LS181以并串形成16位字長(zhǎng)的ALU構(gòu)成。低8位運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74LS245（U33）到ALUO1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線和內(nèi)部數(shù)據(jù)總線BUSD0D7插座BUS16中的任一個(gè)相連，低8位數(shù)據(jù)總線通過(guò)LZD0LZD7顯示燈顯示；高8位運(yùn)算器的輸出經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門(mén)74LS245（U33）到ALUO1插座，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線和高8位數(shù)據(jù)總線BUSD8D15插座KBUS1或KBUS2相連，高8位數(shù)據(jù)總

18、線通過(guò)LZD8LZD15顯示燈顯示；參與運(yùn)算的四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由四個(gè)鎖存器74LS273（U29、U30、U29、U30）鎖存，實(shí)驗(yàn)時(shí)四個(gè)鎖存器的輸入并聯(lián)后用8芯排線連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0D7插座EXJ1EXJ3中的任一個(gè)；參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)源來(lái)自于8位數(shù)據(jù)開(kāi)并KD0KD7，并經(jīng)過(guò)一三態(tài)門(mén)74LS245（U51）直接連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7，輸入的數(shù)據(jù)通過(guò)LD0LD7顯示。2、實(shí)驗(yàn)接線本實(shí)驗(yàn)需用到6個(gè)主要模塊： 低8位運(yùn)算器模塊； 數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊； 數(shù)據(jù)總線顯示模塊； 功能開(kāi)關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊）； 高8位運(yùn)算器模； 高8位（擴(kuò)展）數(shù)據(jù)總線顯示模塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理詳細(xì)接線如下（

19、接線同實(shí)驗(yàn)一）： ALUBUS連EXJ3； ALUO1連BUS1； SJ2連UJ2； 跳線器J23上T4連SD； LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB四個(gè)跳線器撥至左側(cè)（手動(dòng)方式）； AR跳線器撥至左側(cè)，同時(shí)開(kāi)關(guān)AR撥至“1”電平； ALUBUS 連EXJ2； ALUO1 連KBUS1； 跳線器J19、J25撥至左側(cè)（16位ALU狀態(tài)）； 高8位運(yùn)算器區(qū)跳線器ZI2、CN0、CN4連上短路套。 ALUO1連KBUS1； 跳線器J19、J25撥至左側(cè)（16位ALU狀態(tài)）； 高8位運(yùn)算器區(qū)跳線器ZI2、CN0、CN4連上短路套。圖3.1 16位運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖3、實(shí)驗(yàn)步驟（1）連接線路，仔細(xì)查

20、線無(wú)誤后，接通電源。（2）用二進(jìn)制數(shù)碼開(kāi)關(guān)KD7KD0向DR1、DR2、DR3、DR4寄存器置數(shù)。方法：關(guān)閉ALU輸出三態(tài)門(mén)應(yīng)使ALUB=1（即開(kāi)關(guān)ALUB=1），開(kāi)啟輸入三態(tài)門(mén)應(yīng)使SWB=0（即開(kāi)關(guān)SWB=0），選通哪一個(gè)寄存器用對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)LDDR1LDDR4（高電平有效），其中LDDR3、LDDR4開(kāi)關(guān)在高8位運(yùn)算器上部，輸入脈沖T4按手動(dòng)脈沖發(fā)生按鈕。設(shè)置數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)具體操作步驟圖示如下：KD7-D0=11111110數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)ALUB=1SWB=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)LDDR1=1LDDR2=0數(shù)據(jù)存入寄存器DR1KD7-D0=00000010數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)ALUB=1SWB=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入

21、寄存器DR2LDDR1=0LDDR2=1KD7-D0=00000001數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)ALUB=1SWB=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器DR3KD7-D0=00000001數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)ALUB=1SWB=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)存入寄存器DR4LDDR1=0LDDR2=0LDDR3=1LDDR4=0LDDR2=0LDDR3=0LDDR4=1LDDR1=0T4=T4=T4=T4=說(shuō)明：LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB、LDDR3、LDDR4六個(gè)信號(hào)電平由對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)LDDR1、LDDR2、ALUB、SWB、LDDR3、LDDR4給出，撥至上面為“1”，撥至下面為“0”，電平值由對(duì)應(yīng)顯示燈顯示；T4由手

22、動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)給出。（3）驗(yàn)證74LS181的16位算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能（采用正邏輯）。·開(kāi)關(guān)SWB=1，關(guān)閉輸入三態(tài)門(mén)；·開(kāi)關(guān)ALUB=0，打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)；·LDDR1LDDR4四個(gè)開(kāi)關(guān)全撥至“0”電平。說(shuō)明：如果要實(shí)現(xiàn)16位帶進(jìn)位控制算術(shù)邏輯運(yùn)算，只需在實(shí)驗(yàn)二的基礎(chǔ)上將開(kāi)關(guān)AR=1置成AR=0即可。·根據(jù)表3.1所示內(nèi)容，置功能開(kāi)關(guān)S3、S2、S1、S0、M、CN改變74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器輸出，將觀察結(jié)果填入表3.1中，并將理論計(jì)算結(jié)果寫(xiě)入表3.2中，進(jìn)行比較驗(yàn)證。加數(shù)1高位 DR3加數(shù)1低位 DR1加數(shù)2高位 DR4加

23、數(shù)2低位 DR2S3 S2 S1 S0M0（算術(shù)運(yùn)算）M1（邏輯運(yùn)算）Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位01FE 01020000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111FF F FF F FFFF F F F F F F FF F F F F F F F F F F F F F F FFFFFFF F F F F F F F F F 表3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 加數(shù)1高位 DR3加數(shù)1低位 DR1加數(shù)2高位 DR4加數(shù)2低位 DR2S3 S2 S1 S0M0（算術(shù)運(yùn)算）M1（邏輯運(yùn)算）Cn=1無(wú)進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位01 FE 0

24、10200000001010101111011110011011111F( 01FE )F( 01FE ) F( 02FA )F( 00FB ) F( 0101 )F( 03FC )F( 03FC ) F( 01FD ) F( 01FF )F( 01FF ) F( 02FB ) F( 00FC ) F( 0102 ) F( 03FD ) F( 03FD ) F( 01FE ) F(FE01 )F(FE01 )F(FEFD )F( 00FC )F( 0102 ) F( FFFF ) F( FFFF ) F( 01FE ) 表3.2 理論計(jì)算結(jié)果 注意：本實(shí)驗(yàn)做完后，拔掉連線ALUBUS和ALUO

25、1，去掉短路套ZI2、CN0、CN4。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 若有兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù) ：00FFH和2D5AH， 要求通過(guò)74LS181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)相與的結(jié)果。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)步驟（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（4）理論計(jì)算結(jié)果2、 若有兩個(gè)16位二進(jìn)制數(shù) ：1234H和A987H， 要求通過(guò)74LS181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之和。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）理論計(jì)算結(jié)果3、若被減數(shù)為7C69H和減數(shù)為1234H， 要求通過(guò)74LS181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之差。（1）實(shí)現(xiàn)的方法（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）兩數(shù)之差4、若被減數(shù)為1234 H和減數(shù)為7C69H， 要求通過(guò)74LS181的運(yùn)算，計(jì)算這兩數(shù)之

26、差。和題4結(jié)果比較。（1）實(shí)驗(yàn)步驟（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示的是什么（4）比較題4和題3結(jié)果，并加以說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)四 移位運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證移位控制器的組合功能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理如圖4.1所示。本實(shí)驗(yàn)使用了一片74LS299（U34）作為移位發(fā)生器，其八位輸入輸出端引到8芯排座ALUO2，實(shí)驗(yàn)時(shí)用8芯排線連至數(shù)據(jù)總線插座BUS4。299B信號(hào)由開(kāi)關(guān)299B提供，控制其使能端，T4為其時(shí)鐘脈沖，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)將T4與手動(dòng)脈發(fā)生器輸出端SD相連，即J23跳線器上T4連SD。由信號(hào)S0 、S1、 M控制其功能狀態(tài)，詳細(xì)見(jiàn)表4.1。圖4.1 移位運(yùn)算實(shí)驗(yàn)原理圖表4.1

27、 74LS299功能表2、實(shí)驗(yàn)接線 ALUO2連BUS4； EXJ1連BUS3； SJ2連UJ2； 跳線器ALUB、299B、SWB撥至左側(cè)（手動(dòng)位置），且開(kāi)關(guān)ALUB撥至“1”電平，299B撥至“0”電平。 跳線器J23的T4連SD； 總清開(kāi)關(guān)撥到“1”位置。3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。 置數(shù)，具體步驟如下： 移位，參照表4.1改變S0、 S1、 M、 299B 的狀態(tài)，按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)以產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖T4，觀察移位結(jié)果。KD7-D0=00110101數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)SWB=0開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)S0=1S1=1數(shù)據(jù)置入移位寄存器SWB=1關(guān)輸入三態(tài)門(mén)T4=四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、移位

28、寄存器初始數(shù)據(jù)為：35H第1次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第2次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第3次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：第4次按動(dòng)手動(dòng)脈沖開(kāi)關(guān)，移位寄存器數(shù)據(jù)為：2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表置入移位寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)位Cy299B S1 S0 M 移位操作移位后結(jié)果理論計(jì)算結(jié)果 9AH00 0 1 0100 0 1 1100 1 0 0100 1 0 11五、思考題若移位寄存器存放一個(gè)8位數(shù)，通過(guò)怎樣的移位運(yùn)算后可使移位寄存器存放的數(shù)據(jù)保持不變？實(shí)驗(yàn)五 存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆侦o態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM工作特性及數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、實(shí)驗(yàn)原理主存儲(chǔ)器單元電路主要用于存放

29、實(shí)驗(yàn)機(jī)的機(jī)器指令，如圖5.1所示，它的數(shù)據(jù)總線連到外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7上；它的地址總線由地址寄存器單元電路中的地址寄存器74LS273（U37）給出，地址值由8個(gè)LED燈LAD0LAD7顯示，高電平點(diǎn)亮，低電平熄滅；在手動(dòng)方式下，輸入數(shù)據(jù)由8位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)KD0KD7提供，并經(jīng)一三態(tài)門(mén)74LS245（U51）連至外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7，實(shí)驗(yàn)時(shí)將外部數(shù)據(jù)總線EXD0EXD7用8芯排線連到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線BUSD0BUSD7，分時(shí)給出地址和數(shù)據(jù)。它的讀信號(hào)直接接地；它的寫(xiě)信號(hào)和片選信號(hào)由寫(xiě)入方式確定。該存儲(chǔ)器中機(jī)器指令的讀寫(xiě)分手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。手動(dòng)方式下，寫(xiě)信號(hào)由W/R提供，片選信號(hào)由CE

30、提供；自動(dòng)方式下，寫(xiě)信號(hào)由控制CPU的P1.2提供，片選信號(hào)由控制CPU的P1.1提供。由于地址寄存器為8位，故接入6264的地址為A0A7，而高4位A8A12接地，所以其實(shí)際使用容量為256字節(jié)。6264有四個(gè)控制線：CS1為第一片選線、CS2為第二片選線、OE讀出使能線及WE寫(xiě)使能線。其功能如表5.1所示。CS1片選線由CE控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)CE）、OE讀出使能線直接接地、WE寫(xiě)使能線由W/R控制（對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)WE）、CS2直接接+5V。圖5.1中信號(hào)線LDAR由開(kāi)關(guān)LDAR提供，手動(dòng)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)，跳線器LDAR撥至左側(cè)，脈沖信號(hào)T3由實(shí)驗(yàn)機(jī)上時(shí)序電路模塊TS3提供，實(shí)驗(yàn)時(shí)只需將J22跳線器連上即可

31、，T3的脈沖寬度可調(diào)。2、實(shí)驗(yàn)接線 總清開(kāi)關(guān)撥到“1”位置。MBUS連BUS2；EXJ1連BUS3；跳線器J22的T3連TS3；跳線器J16的SP連H23；跳線器SWB、CE、WE、LDAR撥至左側(cè)（手動(dòng)位置）。圖5.1 主存儲(chǔ)器單元電路表5.1 6264功能表工作方式I/O輸入DIDO/OE/WE/CS1非選擇XHIGH-ZXXH讀出HIGH-ZDOLHL寫(xiě)入DIHIGH-ZHLL寫(xiě)入DIHIGH-ZLLL選擇XHIGH-ZHHL3、實(shí)驗(yàn)步驟 連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線無(wú)誤后接通電源。 形成時(shí)鐘脈沖信號(hào)T3。方法如下：在時(shí)序電路模塊中有兩個(gè)二進(jìn)制開(kāi)關(guān)“運(yùn)行控制”和“運(yùn)行方式”。將“運(yùn)行控制”開(kāi)關(guān)

32、置為“運(yùn)行”狀態(tài)、“運(yùn)行方式”開(kāi)關(guān)置為“連續(xù)”狀態(tài)時(shí)，按動(dòng)“運(yùn)行啟動(dòng)”開(kāi)關(guān)，則T3有連續(xù)的方波信號(hào)輸出，此時(shí)調(diào)節(jié)電位器W1，用示波器觀察，使T3輸出實(shí)驗(yàn)要求的脈沖信號(hào)；本實(shí)驗(yàn)中“運(yùn)行方式”開(kāi)關(guān)置為“單步”狀態(tài)，每按動(dòng)一次“啟動(dòng)運(yùn)行”開(kāi)關(guān)，則T3輸出一個(gè)正單脈沖，其脈沖寬度與連續(xù)方式相同。 向存儲(chǔ)器的00地址單元中寫(xiě)入數(shù)據(jù)11，具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入地址寄存器CE=1SWB=0SWB=1KD7D0=00000000LDAR=0SWB=00SWB=0CE=0WE=1LDAR=0T3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入存儲(chǔ)器RAMSWB=1KD7D0=00010001如果要對(duì)其它地址單元寫(xiě)入內(nèi)容，方法同上，只是輸入的地址和內(nèi)容不同。 讀出剛才寫(xiě)入00地址單元的內(nèi)容，觀察內(nèi)容是否與寫(xiě)入的一致。具體操作步驟如下：SWB=0CE=1LDAR=1T3= 數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)置數(shù)開(kāi)輸入三態(tài)門(mén)數(shù)據(jù)置入地址寄存器CE=1SWB=0SWB=1KD7D0=00000000SWB=1CE=0LDAR=0WE=0 數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器讀出三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄1、根據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)原理，填寫(xiě)下表?？刂菩盘?hào)寫(xiě)地址 寫(xiě)內(nèi)容 讀內(nèi)容SWB開(kāi)關(guān)LDAR 開(kāi)關(guān)CE 開(kāi)關(guān) WE開(kāi)關(guān) 2、記錄向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)的