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

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? （1）掌握算術(shù)邏輯單元（ALU）的工作原理； （2）熟悉簡(jiǎn)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S3S2S1S0邏輯運(yùn)算CN=1(無進(jìn)位)CN=0(有進(jìn)位)0000F=/AF=AF=A加10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10010F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加10011F=0F=負(fù)1（補(bǔ)碼形式）F=00100F=/(AB)F=A加A(/B)F=A加A/B加10101F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10110F=A⊕BF=A減B減1F=A減B0111F=A/BF=A(/B)減1F=A(/B）1000F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11001F=/(A⊕B)F=A加BF=A加A加11010F=BF=(A+/B)加ABF=(A+/B)加AB加11011F=ABF=AB減1F=AB1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=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s3s2s1s0S3S2S1S0決定電路執(zhí)行哪一種運(yùn)算A3A2A1A0運(yùn)算數(shù)1，引腳3為最高位B3B2B1B0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=1無進(jìn)位F3F2F1F0F3F2F1F0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)運(yùn)算(M=0)邏輯運(yùn)算(M=1)CN=1(無進(jìn)位)CN=0(有進(jìn)位)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=F110055F=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?？偨Y(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(jiǎn)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）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖炀氄莆账阈g(shù)邏輯單元（ALU）的應(yīng)用方法；進(jìn)一步熟練簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送原理；畫出邏輯電路圖及布出美觀整齊的接線圖；熟練掌握有關(guān)數(shù)字原件的功能的使用方法熟練掌握子電路的創(chuàng)建及使用實(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。ALUBA通用寄存器ALUBA通用寄存器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在multisim畫出電路圖并仿真，完成如下操作。說明整個(gè)電路工作原理。答:K8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù)，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；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。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。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。K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR1.答：EQ\o\ac(○,1)K8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；EQ\o\ac(○,2)X8.oc=0，X8.clk=↑（X8的clk端由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?，將?shù)據(jù)存入了GR1。K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR2.答：EQ\o\ac(○,1)K8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；EQ\o\ac(○,2)X11.oc=0，X11.clk=↑（X8的clk端由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?，將?shù)據(jù)存入了GR2。完成GR1+GR2GR1.答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；X10.G=0，X6.G=0，X7.clk=↑，X10.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=1001，M=0,CN=1；X12.G=0，X8.oc=0，X8.clk=↑；完成GR1-GR2GR2。答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；X10.G=0，X6.G=0，X7.clk=↑，X10.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0110，M=0,CN=0；X12.G=0，X11.oc=0，X11.clk=↑；完成GR1^GR2GR1.答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；X10.G=0，X6.G=0，X7.clk=↑，X10.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0001，M=0,CN=1；X12.G=0，X8.oc=0，X8.clk=↑；；完成GR1vGR2GR2.答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；X10.G=0，X6.G=0，X7.clk=↑，X10.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0110，M=0,CN=0；X12.G=0，X11.oc=0，X11.clk=↑；完成GR1⊕GR2GR1.答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；X10.G=0，X6.G=0，X7.clk=↑，X10.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0110，M=1；X12.G=0，X8.oc=0，X8.clk=↑；~GR1GR2.(“~”,表示邏輯非運(yùn)算)答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0000，M=1,X12.G=0，X11.oc=0，X11.clk=↑；~GR2GR1.答：EQ\o\ac(○,1)所有74244層塊G端接1，X9.G=0，X1.G=0，X2.clk=↑，X9.G=1；EQ\o\ac(○,2)令S3S2S1S0=0110，M=0,CN=0；X12.G=0，X8.oc=0，X8.clk=↑；實(shí)驗(yàn)電路圖K8模塊：由8個(gè)開關(guān)組成。74_244模塊：由兩個(gè)74LS244集合而成。74_27374_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(jiǎn)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(cè)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、在設(shè)計(jì)電路時(shí)錯(cuò)誤