計算機(jī)組成原理運算器組成實驗指導(dǎo)書

實驗一運算器組成實驗（一）算術(shù)邏輯運算實驗一、實驗?zāi)康恼莆蘸唵芜\算器的數(shù)據(jù)傳送通路。2.驗證運算功能發(fā)生器（74LS181）的組合功能。二、 實驗設(shè)備TDN-CM+計算機(jī)組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。三、 實驗內(nèi)容1.實驗原理實驗中所用的運算器通路如圖1-1所示。其中運算器由兩片74LS181以并/串形式構(gòu)成8位字長的ALU。運算器的輸出經(jīng)過一個三態(tài)門（74LS245）和數(shù)據(jù)總線相連，運算器的兩個數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個鎖存器（74LS373）鎖存，鎖存器的輸入連至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開關(guān)“INPUTDEVICE”用來給出參與運算的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一三態(tài)門（74LS245）和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈“BUSUNIT”已和數(shù)據(jù)總線相連，用來顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。圖1-1運算器數(shù)據(jù)通路圖圖中已將用戶需要連接的控制信號用圓圈標(biāo)明（其他實驗相同，不再說明），其中除T4為脈沖信號，其他均為電平信號。由于實驗電路中的時序信號均已連至“W/RUNIT”的相應(yīng)時序信號引出端，因此，在進(jìn)行實驗時,只需將“W/RUNIT”的T4接至“STATEUNIT”的微動開關(guān)KK2的輸出端，按動微動開關(guān)，即可獲得實驗所需的單脈沖，而S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各電平控制信號用“SWITCHUNIT”中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中Cn、ALU-B、SW-B為低電平有效，LDDR「LDDR2為高電平有效。3.實驗步驟1．按圖1-2連接實驗電路并檢查無誤。圖中將用戶需要連接的信號線（其它實驗相同，不再說明）。2．開電源開關(guān)。3．用輸入開關(guān)向暫存器DR1置數(shù)。撥動輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)01100101（或其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0滅為1）。使SWITCHUNIT單元中的開關(guān)SW-B=O（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(jìn)制數(shù)01100101置入DR1中。4．用輸入開關(guān)向暫存器DR2置數(shù)。撥動輸入開關(guān)形成二進(jìn)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(jìn)制數(shù)10100111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11111，總線DR1中的數(shù)。置S3、S2、S1、S0、M為10101，總線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、S0 、 M、 Cn為100101，運算器作加法運算。置 S3、 S2、 S1、S0 、 M、 Cn為011000，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，填入下表中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗證。

A.I..LILIhJlTwzrngrrA.I..LILIhJlTwzrngrrST?ATELIMITTrTIL一1RTrsUNIT圖1-2實驗接線圖表1-174LS181的邏輯功能表DR1DR2S3S2S1SOM=0（算術(shù)運算）M=1（邏輯運算）Cn=1無進(jìn)位Cn=0有進(jìn)位理論值測量值理論值測量值65A70000F=(65)F=(65)F=(66)F=：66)F=：9A)65A70001F=(E7)F=(E7)F=(E8)F=:E8)F=：18)A70010F=(7D)F=(7D)F=(7E)F=(：7E)F=：82)650011F=()F=()F=()F=()F=()0100F=()F=()F=()F=()F=()0101F=()F=()F=()F=()F=()0110F=()F=()F=()F=()F=()0111F=()F=()F=()F=()F=()1000F=()F=()F=()F=()F=()1001F=()F=()F=()F=()F=()1010F=()F=()F=()F=()F=()1011F=()F=()F=()F=()F=()1100F=()F=()F=()F=()F=()1101F=()F=()F=()F=()F=()1110F=()F=()F=()F=()F=()1111F=()F=()F=()F=()F=()

（二）進(jìn)位控制實驗一、實驗?zāi)康牧私鈳нM(jìn)位控制的運算器的組成結(jié)構(gòu)。驗證帶進(jìn)位控制運算器的功能。二、實驗設(shè)備TDN-CM+計算機(jī)組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。三、實驗原理rCK+4ALU^J&J；Maj--.^B3--M00oos￡3s圖1-3所示為進(jìn)位鎖存及顯示電路。運算器最高位進(jìn)位輸出Cn+4連接到一個鎖存器（用74LS74實現(xiàn)）的輸入端D,鎖存器控制端的控制信號AR必須置為低電平，當(dāng)rCK+4ALU^J&J；Maj--.^B3--M00oos￡3sQ7--Q4審--gDR^IT)ZI沖 DO].DI>R1CrIJaLDDFL丄O"uO-SW-BO四、實驗步驟按圖1-4連接實驗電路并檢查無誤。打開電源開關(guān)。用輸入開關(guān)向暫存器DR1和DR2置數(shù)，方法同前。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=O）,并使LDDR1=0、LDDR2=0，關(guān)閉寄存器打入控制門。對進(jìn)位標(biāo)志清零實驗板上“SWITCHUNIT”單元中的CLR開關(guān)為標(biāo)志CY、ZI的清零開關(guān)，它為零狀態(tài)時是清零狀態(tài)，所以將此開關(guān)做1-0-1操作，即可使標(biāo)志位清零。注意：進(jìn)位標(biāo)志指示燈CY亮?xí)r表示進(jìn)位標(biāo)志為“0”，無進(jìn)位；標(biāo)志指示燈CY滅時表示進(jìn)位標(biāo)志為“1”，有進(jìn)位。驗證帶進(jìn)位運算及進(jìn)位鎖存功能。使Cn=1，AR=0，進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運算。例如做加法運算，使ALU-B=0，S3S2S1S0M狀態(tài)為10010，此時數(shù)據(jù)總線上顯示的數(shù)據(jù)為DR1加DR2加當(dāng)前進(jìn)位標(biāo)志的和，但這時的進(jìn)位狀態(tài)位還沒有打入進(jìn)位鎖存器中，它是要靠T4節(jié)拍來打入的。這個結(jié)果是否有進(jìn)位產(chǎn)生，則要按動微動開關(guān)KK2，若進(jìn)位標(biāo)燈亮，則無進(jìn)位，反之則有進(jìn)位。因做加法運算時數(shù)據(jù)總線一直顯示的數(shù)據(jù)為DR1+DR2+CY，所以當(dāng)有進(jìn)位輸入到進(jìn)位鎖存器后，總線顯示的數(shù)據(jù)將為加上當(dāng)前進(jìn)位鎖存器中鎖存的進(jìn)位位的結(jié)果。圖1-4實驗接線圖三）移位運算實驗一、實驗?zāi)康?.了解位移發(fā)生器74LS299的功能。2.驗證位移控制電路的組合功能。二、實驗設(shè)備TDN-CM+計算機(jī)組成原理教學(xué)實驗系統(tǒng)一臺，排線若干。三、實驗原理圖1-5所示為位移器極其控制電路。其中使用了一片74LS299作為位移發(fā)生器，其八位輸入/輸出端可連接至內(nèi)總線。74LS299位移器的片選控制信號為299-B，低電平有效。T4為其控制脈沖信號，由“W/RUNIT”單元中的T4接至“STATEUNIT”單元中的單脈沖發(fā)生器KK2上而產(chǎn)生。SO、SI、M作為移位控制信號，此移位控制邏輯功能如表1-2所示。表1-2移位控制電路功能表按圖1-6連接實驗電路并檢查無誤。打開電源開關(guān)。向移位寄存器置數(shù)。撥動輸入開關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)01101011（或其他數(shù)值）。使SWITCHUNIT單元中的開關(guān)SW-B=0，打開數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門。使S0=1、S1=1，并按動微動開關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)01101011置入了移位寄存器。使SW-B=1