計(jì)算機(jī)組成原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、計(jì)算機(jī)組成原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：評(píng)分:2012年 5月 31日試驗(yàn)一驗(yàn)證74LS181運(yùn)算和邏輯功能實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握算術(shù)邏輯單元（ALU）的工作原理；（2）熟悉簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路；（3）畫出邏輯電路圖及布出美觀整齊的電路連接圖；（4）驗(yàn)證4位運(yùn)算功能發(fā)生器（74LS181）組合功能;實(shí)驗(yàn)原理ALU能進(jìn)行多種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。4位ALU-74LS181能進(jìn)行16種算術(shù)運(yùn)算和邏 輯運(yùn)算。功能如下：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路圖：見附錄1。方式M=1邏輯運(yùn)算M=0算術(shù)運(yùn)算S3 S2 S1 S0邏輯運(yùn)算CN=1（無進(jìn)位）CN=0（有進(jìn)位）00 00F=

2、/AF=AF=A 加100 01F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加100 10F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加100 11F=0F二負(fù)1（補(bǔ)碼形式）F=001 00F=/(AB)F=A 加 A(/B)F=A 加 A/B 加101 01F=/BF=(A+B)加 A/BF=(A+B)加 A/B 加101 10F=ABF=A減B減1F=A 減 B01 11F=A/BF=A(/B )減1F=A(/B)10 00F=/A+BF=A 加 ABF=A加AB加110 01F=/(AB)F=A 加 BF=A加A加110 10F=BF=(A+/B)加 ABF=(A+/B)加 AB 加110 1

3、1F=ABF=AB 減1F=AB11 00F=1F=A 加 AF=A加A加111 01F=A+/BF=(A+B)加 AF=(A+B)加 A 加111 10F=A+BF=(A+/B)加 AF=(A+/B)加 A 加111 11F=AF=A 減1F=AALU-74LS181引腳說明：M=1邏輯運(yùn)算，M=0算數(shù)運(yùn)算。引腳說明M狀態(tài)控制器M=1邏輯運(yùn)算M=0算術(shù)運(yùn)算s3 s2s1s0S3 S2 S1 S0決定電路執(zhí)行哪一種運(yùn)算A3 A2A1A0運(yùn)算數(shù)1,引腳3為最高位B3 B2B1B0運(yùn)算數(shù)2,引腳3為最高位Cn最低位進(jìn)位輸入Cn=0有進(jìn)位Cn=1無進(jìn)位Cn+4本片產(chǎn)生的進(jìn)位信號(hào)Cn+4=0有進(jìn)位Cn

4、+4=1無進(jìn)位F3 F2F1F0F3 F2 F1 F0運(yùn)算結(jié)果F3為最高位驗(yàn)證74LS181型4位ALU的邏輯算術(shù)功能，填寫下表:S3S2S1S0數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2算術(shù):CN=1（無進(jìn)位）運(yùn)算（M=0）CN=0（有進(jìn)位）邏輯運(yùn)算（M=1）0000A5F=AF=bF=50001A5F=FF=0F=00010A5F=AF=bF=50011A5F=FF=0F=00100F1F=dF=EF=E0101F1F=dF=EF=E0110F1F=dF=EF=E0111F1F=dF=EF=E1000FFF=EF=FF=F1001FFF=EF=FF=F1010FFF=EF=FF=F1011FFF=EF=FF=F1100

5、55F=AF=bF=F110155F=AF=bF=F111055F=4F=5F=5111155F=4F=5F=5說明：HGFEDCBA八個(gè)為操作數(shù)，LKJI四個(gè)開關(guān)為操符。DCD HEXU1A0F0A1F1A2F2A3F3B0CN4B1AEQBB2B3PGS0S1S2S3CNM總結(jié)及心得體會(huì)：掌握了算數(shù)邏輯單元的工作原理，熟悉了簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路，學(xué)會(huì) 畫邏輯電路圖和初步美化接線圖，熟悉了 74LS181的組合功能。在初學(xué)畫電路圖的時(shí)候，主要的問題就是找不到元件，后來經(jīng)過同學(xué)們的互 相討論，最終弄清楚了各個(gè)元件所在的分類，和啟用幫助文件，將英文板式改為 中文等多種功能。對(duì)于實(shí)驗(yàn)開始只知道

6、傻傻的連線，連完后做習(xí)題時(shí)才逐漸將整個(gè)電路原理弄 清楚。通過老師的悉心指導(dǎo)，我們還復(fù)習(xí)有關(guān)數(shù)字電子電路的知識(shí)。使我們受益 匪淺，激發(fā)了我的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)做完第一個(gè)試驗(yàn)后，我還因?yàn)闆]有對(duì)連線布局好特意重做了一遍。 填表的時(shí)候由于實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)不足，總是將數(shù)據(jù)的輸入混淆，以至于重做了許多次實(shí) 驗(yàn)。這方面還是應(yīng)該在試驗(yàn)中提高。實(shí)驗(yàn)二 運(yùn)算器（2）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟練掌握算術(shù)邏輯單元（ALU）的應(yīng)用方法；（2）進(jìn)一步熟練簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送原理；（3）畫出邏輯電路圖及布出美觀整齊的接線圖；（4）熟練掌握有關(guān)數(shù)字原件的功能的使用方法（5）熟練掌握子電路的創(chuàng)建及使用2、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)仿真單線總線結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器，原

7、理如圖2-2所示。相應(yīng)的電路如圖 2-3所示。電路圖中，上右下三方的8條線模擬8位數(shù)據(jù)總線;k8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù)；74244 層次塊為三態(tài)門電路，將部件與總線連接或斷開，切記總線上只能有一個(gè)輸入； 兩個(gè)74273層次塊作為暫存工作寄存器DR1和DR2；兩個(gè)74374層次塊作為通 用寄存器組（鑒于電路排列情況，只畫出兩個(gè)通用寄存器GR1和GR2,如果可 能更的話可以設(shè)計(jì)4個(gè)或8個(gè)通用寄存器）；眾多的開關(guān)作為控制電平或打入脈 沖；眾多的8段代碼管顯示相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信息；核心為8位ALU層次塊。3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在multisim畫出電路圖并仿真，完成如下操作。（1）說明整個(gè)電路工作原理。答：K8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù)

8、，通過74244層次塊，將產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸入總線，將數(shù)據(jù) 存入由74LS374層次塊構(gòu)成的通用寄存器組GR1和GR2；通過其他74LS244的開 關(guān)，將通用寄存器里的數(shù)據(jù)放到74LS273層次塊作為的暫存工作寄存器DR1和 DR2中；將DR1和DR2中的數(shù)據(jù)通過核心8位ALU層次塊運(yùn)算，將結(jié)果又保存到 GR1或者GR2中。眾多的開關(guān)作為控制電平或打入脈沖；眾多的8段代碼管顯示 相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信息；（2）說明74LS244N的功能及其在電路中作用，及輸入信號(hào)G有何作用；答：74LS244層次塊為三態(tài)門電路，在電路中將部件與總線連接或斷開， 起開關(guān)作用，當(dāng)G為低電平時(shí)，部件連接，G為高電平時(shí)，部件斷開。

9、（3）說明74LS273N的功能及其在電路中作用，及輸入信號(hào)CLK有何作 用；答：74LS273N作為臨時(shí)工作寄存器，在電路中臨時(shí)寄存數(shù)據(jù)，CLK 上跳沿 觸發(fā)工作。（4）說明74LS374N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號(hào)CLK及OC 有何作用；答：74LS374層次塊為通用寄存器組，在電路中寄存數(shù)據(jù)，同時(shí)具有三態(tài) 門的作用。CLK遇上升沿觸發(fā)，OC為低電平時(shí)，部件連接，OC為高電平時(shí)，部 件斷開。（5）K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR1.答：QK8產(chǎn)生數(shù)據(jù)，將所有的74244層塊的G端接1 （高電平）X3.G=0， 將數(shù)據(jù)輸入總線；QX8.oc=0，X8.clk= t（X8的clk端

10、由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?，將?shù)據(jù)存入了 GR1。（6）K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR2.答：QK8產(chǎn)生數(shù)據(jù)，將所有的74244層塊的G端接1 （高電平），X3.G=0 將數(shù)據(jù)輸入總線；X11.oc=0，X11.clk=t（X8的clk端由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑瑢?shù)據(jù)存入了 GR2。（7）完成 GR1+GR2分GR1.答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk= t，X9.G=1； X10.G=0，X6.G=0，X7.clk= t，X10.G=1 ；Q 令 S3S2S1S0=1001，M=0,CN=1； X12.G=0，X8.oc=0，X8.clk=

11、t；（8）完成 GR1-GR2分GR2。答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk= t，X9.G=1； X10.G=0，X6.G=0，X7.clk= t，X10.G=1 ；Q 令 S3S2S1S0=0110，M=0,CN=0； X12.G=0，X11.oc=0，X11.clk= t；（9）完成 GR1AGR2GR1.答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk= t，X9.G=1； X10.G=0，X6.G=0，X7.clk= t，X10.G=1 ；Q 令 S3S2S1S0=0001，M=0,CN=1； X12

12、.G=0，X8.oc=0，X8.clk= t；（10）完成 GR1v GR2分GR2.答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk= t，X9.G=1； X10.G=0，X6.G=0，X7.clk= t，X10.G=1 ；Q 令 S3S2S1S0=0110，M=0,CN=0； X12.G=0，X11.oc=0，X11.clk= t；完成 GR1 GR2分GR1.答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1, X9.G=0, X1.G=0, X2.clk= t, X9.G=1； X10.G=0, X6.G=0, X7.clk= t, X10.G=1；令 S3

13、S2S1S0=0110, M=1；X12.G=0, X8.oc=0, X8.clk= t；GR1分GR2.(“”，表示邏輯非運(yùn)算)答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1, X9.G=0, X1.G=0, X2.clk= t, X9.G=1； Q 令 S3S2S1S0=0000, M=1,X12.G=0, X11.oc=0, X11.clk=t；GR2gR1.答：Q所有 74244 層塊 G 端接 1, X9.G=0, X1.G=0, X2.clk= t, X9.G=1； Q 令 S3S2S1S0=0110, M=0,CN=0； X12.G=0, X8.oc=0, X8.clk= t；實(shí)驗(yàn)電

14、路圖_O_IO8k86io2J JO85V-J10Key = SJ11Key = D一一J12Key = FKey = GJ14Key = Z_J15i Key = X-J16d d VKey = V-tJ17Key = BKey = HXOI013IOOI02IO；I3IOONIO；I5IOI6IO；I7IOI8I1O9O10O1174244N792701I0102I0103I0104I0105I0106I0107I0108I01IO9U13U14甘成b m|DCPQiGEx_DiG_m mi74244N4 I4IOIO 174244NIOIo1 IO1I；Io2 IO1I)iO3 IO1翦

15、04 IO1*0；IO5 IO1I；IO6 IO1IIO7 IO1I0IO8 IO1IOCLK.010O11012013014.015ED)IGEREDIG_REDIIIIIIF1 F2 F3 F4 F5 F6 F7F8 Co-01I0102I0103I0104I0105I0106I0107I0108I011 .4 5 6 J 、8DnIIIIIII6274244NFC5V74374 BLOCKapaALU_BLOCK-9074374_BLOCK01I0102I0103I0104I0105I0106I0107I0108I01Key = J25/V sKey = Cj26_JT，CCKey =

16、MX10101I0102I0103 I0104I0105I0106I0107I0108I01IOI09,O10O11O12qi474244NK8模塊：由8個(gè)開關(guān)組成。74_244模塊：由兩個(gè)74LS244集合而成。74LS244NvCc5V74_2735VVCC74_374模塊總結(jié)及心得體會(huì):通過實(shí)驗(yàn)二，我清楚了算術(shù)邏輯運(yùn)算的原理和方法，明白了簡單運(yùn)算器的數(shù) 據(jù)傳輸原理。能布美觀整齊的接線圖。通過單個(gè)對(duì)單個(gè)元件的測試，用F1打開 的幫助文件，我弄清楚了 74LS244,74LS273,74LS374等數(shù)字元件的功能和使用方 法。熟練的掌握了子電路的創(chuàng)建和使用方法。試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)必須重視的問題：1、必須保證只有一組數(shù)據(jù)輸入到總 線。與總線相連的起三臺(tái)門作用的74244層塊只能打開一個(gè)。2、