計算機組成原理實驗報告算術邏輯運算單元實驗.doc

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西華大學數學與計算機學院實驗報告 課程名稱：計算機組成原理 年級：2011級 實驗成績： 指導教師：祝昌宇 姓名：蔣俊 實驗名稱：算術邏輯運算單元實驗 學號：312011080611118 實驗日期：2013-12-15 1、 目的 1. 掌握簡單運算器的數據傳輸方式 2. 掌握74LS181的功能和應用 二、實驗原理 （1） ALU單元實驗構成 1、結構試驗箱上的算術邏輯運算單元上的運算器是由運算器由2片74LS181構成8字長的ALU 單元。 2、2片74LS373作為2個數據鎖存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作為數據輸入端，可通過短8芯扁平電纜，把數據輸入端連接到數據總線上。 3、運算器的數據輸出由一片74LS244（輸出緩沖器）來控制，8芯插座ALU-OUT作為數據輸出端，可通過短8芯扁平電纜把數據輸出端連接到數據總線上。 （2） ALU單元的工作原理 數據輸入鎖存器DR1的EDR1為低電平，并且D1CK有上升沿時，把來自數據總線上的數據打入鎖存器DR1。同樣，使EDR2為低電平，并且D2CK有上升沿時，把來自數據總線上的數據打入鎖存器DR2。 算術邏輯運算單元的核心是由2片74LS181構成，它可以進行2個8位二進制數的算術邏輯運算，74LS181的各種工作方式可通過設置其控制信號來實現（S0、S1、S2、S3、M、CN）。當實驗者正確設置了74LS181的各個控制信號，74LS181會運算數據鎖存器DR1、DR2內的數據。由于DR1、DR2已經把數據鎖存，只要74LS181的控制信號不變，那么74LS181的輸出數據也不會發(fā)生改變。 輸出緩沖器采用74LS244，當控制信號ALU-O為低電平時，74LS244導通，把74LS181的運算結果輸出到數據總線；ALU-O為高電平時，74LS244的輸出為高阻。 圖1 算術邏輯單元原理圖 三、使用環(huán)境 計算機組成原理實驗箱 四、實驗步驟 （一）．邏輯或運算實驗 1． 把ALU-IN（8芯的盒型插座）與CPT-B板上的二進制開關單元中J1插座相連（對應二進制開關H16~H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）與數據總線上的DJ2相連。 2． 把D1CK和D2CK用連線連到脈沖單元的PLS1上，把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二進制開關（請按下表接線） 信號定義 接入開關位號 D1CK PLS1孔 D2CK PLS1孔 EDR1 H8孔 EDR2 H7孔 ALU-O H6孔 CN H5孔 M H4孔 S3 H3孔 S2 H2孔 S1 H1孔 S0 H0孔 3． 按啟停單元中的運行按鈕，使實驗機處于運行狀態(tài)。 4． 二進制開關H16~H23作為數據輸入，置33H（對應開關如下表） H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 數據總線值 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位數據 0 0 1 1 0 0 1 1 33H 置各控制信號如下： H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 5． 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產生一個上升沿，把33H打入DR1數據鎖存器，通過邏輯筆來測量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗數據是否進入DR1中。 6． 二進制開關H16~H23作為數據輸入，置55H（對應開關如下表）。 H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 數據總線值 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位數據 0 1 0 1 0 1 0 1 55H 置各控制信號如下： H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 7． 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK上產生一個上升沿，把55H打入DR1數據鎖存器。 $ 經過74LS181的計算，把運算結果輸出到數據總線上，數據總線上的LED顯示燈IDB0~IDB7顯示為77H。 （二）不帶進位位加法運算實驗 1． 二進制開關H16~H23作為數據輸入，置33H（對應開關如下表）。 H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 數據總線值 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位數據 0 0 1 1 0 0 1 1 33H 置各控制信號如下： H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 2． 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產生一個上升沿，把33H打入DR1數據鎖存器，通過邏輯筆來測量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗數據是否進入DR1中。 3． 二進制開關H16~H23作為數據輸入，置55H（對應開關如下表）。 H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 數據總線值 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位數據 0 1 0 1 0 1 0 1 55H 置各控制信號如下： H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 4． 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK上產生一個上升沿，把55H打入DR1數據鎖存器。 $ 經過74LS181的計算，把運算結果輸出到數據總線上，數據總線上的LED顯示燈IDB0~IDB7顯示為88H。 （3） 實驗數據記錄 驗證74LS181的算術運算和邏輯運算，在保持DR1=65H、DR2=A7H時，改變運算器的功能設置，觀察運算器的輸出，填入表1中，并和理論分析進行比較、驗證。 表1 正邏輯74L S181運算功能驗證結果 DR1 DR2 S3 S2 S1 S0 M=0（算術運算） M=1 邏輯運算 CN=1 CN=0 65 A7 0 0 0 0 65 66 9A 65 A7 0 0 0 1 E7 E8 18 65 A7 0 0 1 0 7D 7E 82 65 A7 0 0 1 1 FF 00 00 65 A7 0 1 0 0 A5 A6 DA 65 A7 0 1 0 1 27 28 58 65 A7 0 1 1 0 BD BE C2 65 A7 0 1 1 1 3F 40 3E 65 A7 1 0 0 0 8A 8B BF 65 A7 1 0 0 1 0C 0D 3D 65 A7 1 0 1 0 A2 A3 A7 65 A7 1 0 1 1 24 25 25 65 A7 1 1 0 0 CA CB 01 65 A7 1 1 0 1 4C 4D 7D 65 A7 1 1 1 0 E2 E3 E7 65 A7 1 1 1 1 64 65 65 五、總結 通過本次實驗我掌握了算術邏輯運算器單元ALU（74LS181）的工作原理和簡單運算器的數據傳送通道，了解了由74LS181等組合邏輯電路的運算功能，能夠按給定數據按實驗要求完成實驗指定的算術邏輯運算。自己能夠更清楚了算術邏輯運算器的功能，同時更明白邏輯加與算術的區(qū)別，提高了動手能力。