计算机组成原理实验之运算器与存储器实验.docVIP

实验一 运算器实验 一、实验目的： 1． 掌握运算器的组成及工作原理； 2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程； 3． 验证带进位控制的74LS181的功能。 二、实验设备： EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、预习要求： １ 复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理； ２ 预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。 四、实验原理： 运算器的结构框图如图1-1示。 图1-1 运算器的结构框图 算术逻辑单元ALU是运算器的核心。此处由四片74LS181（U7、U8、U9、U10）以并／串形式构成16位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。算术逻辑单元ALU是74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn决定。高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。 四片74LS273（U3、U4、U5、U6）构成两个16位数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。74LS273的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3 两个三态门74LS244（U11、U12）作为运算器的输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。其管脚分配和引出端功能符号详见图1-4。 74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。 选择 M=1 逻辑操作 M=0 算术操作 S3 S2 S1 S0 Cn=1（无进位） Cn=0（有进位） 0 0 0 0 F=/A F=A F=A加1 0 0 0 1 F=/(A+B) F=A+B F=(A+B)加1 0 0 1 0 F=/A*B F=A+/B F=(A+/B)加1 0 0 1 1 F=0 F=－1 F=0 0 1 0 0 F=/(A*B) F=A加A*/B F=A加A*/B加1 0 1 0 1 F=/B F=(A+B)加A*/B F=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0 F=(/A*B+A*/B) F=A减B减1 F=A减B 0 1 1 1 F=A*/B F=A*/B减1 F=A*/B 1 0 0 0 F=/A+B F=A加A*B F=A加A *B加1 1 0 0 1 F=/(/A*B+A*/B) F=A加B F=A加B加1 1 0 1 0 F=B F=(A+/B)加A*B F=(A+/B)加A*B加1 1 0 1 1 F=A*B F=A*B减1 F=A*B 1 1 0 0 F=1 F=A加A F=A加A 加1 1 1 0 1 F=A+/B F=(A+B)加A F=(A+B)加A加1 1 1 1 0 F=A+B F=(A+/B)加A F=(A+/B)加A加1 1 1 1 1 F=A F=A减1 F=A 表1-1 74LS181功能表 图1-2 74LS181管脚分配 表1-2 74LS181输出端功能符号 图1-3（a） 74LS273管脚分配 图1-3（b）74LS273功能表 图1-4（a） 74LS244管脚分配 图1-4（b） 74LS244功能 五、实验内容： 验证74LS181运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。 六、实验步骤： 说明：本次实验采用开关控制操作方式，为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的ALU-G和C-G拨到输出高电平“1”状态(所对应的指示灯亮。)本实验中所有