计算机组成原理与接口技术课程设计实验报告学院：计算机科学与工程专业：计算机科学与技术班级：计科二班学号：姓名：指导老师：评分：2016年12月28日实验一验证74LS181运算和逻辑功能1、实验目的（1）掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；（2）熟悉简单运算器的数据传送通路；（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4）验证4位运算功能发生器(74LS181)组合功能。
2、实验原理ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。
4位ALU-74LS181能进行16种算术运算和逻辑运算。
74ls181芯片介绍：该芯片总共由22个引脚，其中包括8个数据输入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八个输入端中A3和B3是高位），这八个都是低电平有效。
还包括S0、S1、S2、S3这四个控制端，这四个控制端主要控制两个四位输入数据的运算，例如加、减、与、或。
CN端处理进入芯片前进位值，M控制芯片的运算方式，包括算术运算和逻辑运算。
F0、F1、F2、F3是四个二进制输出端，以一个四位二进制形式输出运算的结果。
CN4记录运算后的进位。
功能表如下：方式M = 1 逻辑运算M = 0算术运算S3 S2 S1 S0 逻辑运算CN=1 (无进位) CN =0 (有进位)0 0 0 0 F=/A F=A F=A加10 0 0 1 F=/(A + B) F=A + B F=(A + B) 加10 0 1 0 F=(/A ) B F=A + /B F=( A + /B )加10 0 1 1 F=0 F=负1（补码形式）F=00 1 0 0 F=/(A B) F=A加A ( / B) F=A加A / B加10 1 0 1 F=/B F=(A + B) 加A / B F=(A + B)加A / B加10 1 1 0 F=A B F=A减B减1 F=A减B3、实验内容实验电路图：4、总结及心得体会本实验通过一个设计一个简单的运算器，使我熟悉了Multisim软件的一些基本操作方法，并掌握了一些简单的电路设计与分析的能力，并对我做下一个运算器的实验有一定的帮助。
因为是之前实验课做过的实验，再次做起来过程比较流畅，没有遇到什么大的问题，实验的测试结果与预期的一致。
该芯片总共由22个引脚，其中包括8个数据输入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八个输入端中A3和B3是高位），这八个都是低电平有效。
还包括S0、S1、S2、S3这四个控制端，这四个控制端主要控制两个四位输入数据的运算，例如加、减、与、或。
CN端处理进入芯片前进位值，M控制芯片的运算方式，包括算术运算和逻辑运算。
F0、F1、F2、F3是四个二进制输出端，以一个四位二进制形式输出运算的结果。
CN4记录运算后的进位。
其中AEQB、~P和~G这三个端口与本实验无关，所以这里不做额外介绍。
实验二运算器（2）1、实验目的（1）熟练掌握算术逻辑单元（ALU）的应用方法；（2）进一步熟悉简单运算器的数据传送原理；（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；（4）熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法。
（5）熟练掌握子电路的创建及使用。
2、实验原理本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图2-2所示。
相应的电路如图2-3所示。
电路图中，上右下三方的8条线模拟8位数据总线；K8产生所需数据；74244层次块为三态门电路，将部件与总线连接或断开，切记总线上只能有一个输入；两个74273层次块作为暂存工作寄存器DR1和DR2；两个74374层次块作为通用寄存器组（鉴于电路排列情况，只画出两个通用寄存器GR1和GR2，如果可能的话可设计4个或8个通用寄存器）；众多的开关作为控制电平或打入脉冲；众多的8段代码管显示相应位置的数据信息；核心为8位ALU层次块。
单总线结构的运算器示意图3、实验内容在Multisim画出电路图并仿真8BIT_ALU_BLOCK74244_BLOCK74ls273_BLOCK74374_BLOCKK8_BLOCK运算器示意图完成下列操作：（1）说明整个电路工作原理。
答：同上文实验原理。
（2）说明74LS244N的功能及其在电路中作用，及输入信号G有何作用；答：74LS244为3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器，没有锁存的功能，是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。
在电路中在部件与总线之间起开关作用，信号G为低电平有效。
（3）说明74LS273N的功能及其在电路中作用，及输入信号CLK有何作用；答：74LS273是一种带清除功能的8D触发器， 1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器,地址锁存器。
在电路中作为数据锁存器，输入信号CLK上跳沿触发工作。
（4）说明74LS374N的功能及其在电路中作用，及输入信号CLK和OC有何作用；答：74LS374为具有三态输出的八D边缘触发器。
在电路中寄存数据，CLK上跳沿触发工作，OC为低电平时连接，OC为高电平时断开。
（5） K8产生任意数据存入通用寄存器GR1。
答：在运算器电路图中将左边的开关全置为1，右边X7的G信号也置为1，使所有模块断开。
在K8层次块中通过调节开关在总线上产生数据，将与K8相连的X2的信号G置为0，使数据输出。
将寄存器GR1的OC端和CLK端置为0，再将CLK置为1，使总线上的数据存入通用寄存器GR1。
（6） K8产生任意数据存入通用寄存器GR2。
答：与（5）操作相同，将GR1的OC端和CLK端改为GR2的OC端和CLK端即可。
（7）完成GR1+GR2→GR1。
答：将X2的G信号置为1，将X10和X6的G信号置为0，使GR1的数据存入暂存器X6，将X3的CLK端置0再置1，使数据存入锁存器X3存起来，并将X10和X6的G信号置1。
用类似操作将GR2的数据存入锁存器X11存起来。
再将X7的G端口置0，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1，使X3和X11里面的数据相加存入X7。
将X7的G信号置为0，使数据传入主线。
将GR1的OC端置0，CLK端置0在置1，将总线上的数据传入GR1。
（8）完成GR1-GR2→GR2。
答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,0，M端和CN端也置为0。
（9）完成GR1∧GR2→GR1。
答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为1,1,0,1，M端置为1。
（10）完成GR1∨GR2→GR2。
答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,1，M端置为1。
（11）完成GR1⊕GR2→GR1。
答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,0，M端置为1。
（12）~GR1→GR2。
（“~”表示逻辑非运算）答：基本操作与上面相同，但只传GR1的数据。
将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,0,0,0，M端置为1。
使~GR1传入X7，将X7的G信号置为0，使数据传入主线。
将GR2的OC端置0，CLK端置0在置1，将总线上的数据传入GR2。
（13）~GR2→GR1。
答：与（12）操作基本相同，将GR1改为GR2即可。
4、总结及心得体会通过本实验我学会了自定义各种层次模块，弄清楚了74LS244、74LS273、74LS374等数字元件的基本功能和使用方法。
对于各种复杂的线路，能布出相对整齐地线路图，并基本弄清楚了整个电路的工作原理。
本实验也锻炼了我的动手能力，让我学会了查资料，复习了计算机组成原理的知识，提高了我的知识能力。
本实验的实验过程中也出现了一些问题。
刚开始对各个模块的功能不熟悉，G信号，OC端口和CLK端口也不会用，后面通过查资料和测试终于弄清楚了其工作原理。
开始测试时各个数码管数据都乱七八糟，没有逻辑，后面发现是因为端口未关闭，总线上有多组数据导致。
当S0~S3为1、0、0、0时，进行算术运算结果不全为A+B，当S0~S3为1、0、0、1时，进行算术运算结果为A+B，对于这个问题仍有疑问。
实验四查询式输出实验1、实验目的要求掌握查询式输出的工作原理。
2、实验原理通过查询外设的状态信息决定是否输出数据。
3、实验内容（1）运行“查询式输出装置”，如图2-5所示。
（2）读懂示例程序checkout.asm，以备测试老师询问。
（3）编辑、调试、运行输出程序，将自己学号输出到实验台右侧数据缓冲区框中。
4、实验结果（1）实验代码Data segmentBuffer db 1,5,0,5,0,1,0,2,0,8port_data equ 43aH ;数据端口port_status equ 43bH ;状态端口s db " Output 10 data with demand manner. Press any key to exit...",0dh,0ah,"$" ;程序功能提示Data endsCode segmentAssume cs:code,ds:data ;建立段寄存器和段名之间关系，不具有赋值功能Go: mov ax,dataMov ds,ax ;这两句的作用就是使DS的值为DATA.其中DATA为你定义的数据段,它的作用就是把数据段寄存器DS的值赋为DATA,就是让数据段指向正确的位置.;因为无法直接数据从内存移到DS，所以需要先把数据移到AX寄存器，然后再移到Ds寄存器。
mov dx,offset s ;显示提示,offset是取偏移地址mov ah,9 ;调用DOS功能，显示ds：dx处地址int 21hLEA si,buffer ;si寄存器MOV CX,10 ;将循环次数（数据块长度）送到CXL1: mov ah,0bhint 21h ;检测有无按键，返回AL=0FFh(有按键)或0(无按键) cmp al,0FFh ;比较指令，得出各个标志位的数据jz ExitMOV DX,port_statusIN AL,DX ;读状态端口TEST AL,00000001B ;TEST逻辑与运算。
如果AL右数第1位为1，jnz将会跳转(B表示二进制数)JNZ L1Mov al,[si] ;将si所指向地址存储单元中的数据送给alMOV DX,port_dataOUT DX,AL ;数据输出INC si ;si地址加1LOOP L1LA: mov ah,0bhint 21h ;检测有无按键，返回AL=0FFh(有按键)或0(无按键) cmp al,0jz LAexit: Mov ah,4ch ;结束当前正在执行的程序，返回ＤＯＳ系统Int 21hCode endsEnd go（2）实验运行结果5、总结及心得体会通过本次实验是我第一次接触汇编语言，第一次运用DOS操作台。