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实验报告
实验一运算器实验
一、实验目的:
1、掌握简单运算器的数据传送通路;
2、验证运算功能发生器(74LS181)的组合功能;
3、验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能;
4、按指定数据完成几种指定的算术运算。
二、实验设备
DVCC-C5JH计算机组成原理教学实验系统一台,排线若干。
三、实验原理
1、实验中所用的运算器数据通路图如附A图1-3所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。
运算器的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连,运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器(74LS373)锁存,锁存器的输入连至数据总线,数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据,并经过一三态门(74LS245)和数据总线相连,数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连,用来显示数据总线内容。
2、控制信号说明:
T4:脉冲信号;实验时,将W/R UNIT的T4接至STATE UNIT的微动开关KK2的输出端,按动微动开关,即可获得实验所需的单脉冲。
S3~S0、M:运算器的功能控制信号;可参见74181芯片的功能表P64。
Cn:进位控制信号,低电平有效。
LDDR1、LDDR2:数据寄存器DR1和DR2的数据装载控制信号,高电平有效。
ALU-B:该控制信号控制是否将ALU的结果送到总线上,低电平有效。
SW-B:三态门开关信号,控制是否打开三态门,低电平有效。
四、实验内容
1、算术逻辑运算实验:
实验步骤:
①按图1-2连接路线,仔细检查无误后,接通电源;
②用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。
A)数据开关置01100101;
B)设置switch unit:ALU-B=1 SW-B=0 LDDR1=1 LDDR2=0 C)按动KK2给出一个单脉冲信号,即T4=┎┒
D)数据开关置10100111;
E)设置switch unit:LDDR1=0 LDDR2=1
F)按动KK2给出一个单脉冲信号。
③检验DR1和DR2中存的数是否正确:
A)设置switch unit:SW-B=1 ALU-B=0
B)设置switch unit:当S
3S
2
S
1
S
M=00000,总线显示灯显示DR1中的数,而
置为S
3S
2
S
1
S
M=01010,总线显示灯显示DR2中的数。
④验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能:[给定A=(DR1)=65 H,B=(DR2)=A7 H]
A)改变运算器的功能设置,观察运算器的输出,填入下表:
B)根据得出的数据进行分析,验证74LS181的功能。
关闭实验箱电源。
分析结果:(1)SW-B=0时有效,SW-B=1时无效,因其是低电平有效,
ALU-B=0时有效,ALU-B=1时无效,因其是低电平有效,
S3、S2、S1、S0高电平有效。
(2)输入三态门控制端SW-B和输出三态门控制端ALU-B不能同时为“0”状态,否则存在寄存器中的数据无法准确输出。
(3)S3、S2、S1、S0是运算选择控制端,有它们决定运算器执行哪一种运算;M是算术逻辑运算选择,M=0时,执行算术运算,M=1时,执行逻辑运算;Cn是算术运算的进位控制端,Cn=0(低电平),表示有进位,运算时相当于在最低位上加进位1,Cn=1(高电平),表示无进位。
逻辑运算与进位无关;、ALU-B是输出三态门控制端,控制运算器的运算结果是否送到数据总线BUS上。
低电平有效。
SW-B是输入三态门的控制端,控制“INPUT DEVICE”中的8位数据开关D7~D0的数据是否送到数据总线BUS上,低电平有效。
2、进位控制实验:
实验步骤:
①在前面实验的基础上,对照图1-4连接好线路,并检查无误后,接通电源;
②分别向DR1和DR2置下表的一组数值,然后设置SW-B=1。
③验证带进位运算及进位锁存功能:
a)进位标志清零:在switch unit中设置:S3S2S1S0=0000 M=0 AR=0 LDDR1=0 LDDR2=0,然后按动KK2,使CY灯亮;(注意:清0时DR1寄存器中的数不等于FF)
b)运算:在switch unit中设置:M=0 AR=0 S
3S
2
S
1
S
=1001 LDDR1=0
LDDR2=0;当按动KK2时,可以查看运算结果有无进位,当CY灯亮时无进位,
否则有进位。
c)分别设置Cn的状态,查看运算的结果。
(Cn=0有进位;Cn=1,无进位)d)填写结果于下表中。
④回到②做下一组数的运算。
(你可以用其他的数据进行验证,把验证的结果写在空行中)
实验思考题:
1、在“1、算术逻辑运算实验”中,根据实验的结果进行分析:⑴当S
3S
2
S
1
S
=1110
M=1时运算器得到的结果与S
3S
2
S
1
S
=0001 M=0时得到的结果有无不同;⑵当
S 3S
2
S
1
S
=0110 M=0 Cn=1时与S
3
S
2
S
1
S
=0110 M=0 Cn=0时有什么不同,分别表
示什么运算,运算中采用的是原码运算还是补码运算?
答:(1)得到的结果相同
(2)两者之间差1当M=0,Gn=0时,无进位,F=A-B-1,当Gn=1时有进位,F=A-B;运算中采用的是补码运算
2、⑴在“2、进位控制实验”中,AR信号的作用是什么,试根据运算器数据通路图进行解释。
⑵试试:如果在步骤③的b)中不把LDDR1和LDDR2同设置
为0,而将其中之一设置为0,另一设置为1,当S
3S
2
S
1
S
=1001 M=0时会有什么
情况发生。
是什么数在进行运算?
答AR的作用是控制将进位信号送到运算器的末位进行运算;不把LDDR1和LDDR2同设置为0,而将其中之一设置为0,另一设置为1,当S3S2S1S0=1001 M=0时,数据显示的将会是设置为0的数,最终运算的是设置为0的数,由于另一个数没有参与运算,最后输出的还是那个数。
实验总结:通过这次实验我理解了运算功能发生器(74LS181)的组合功能和简单运算器的数据传送通路,同时明白了逻辑与运算的区别,提高了动手能力
附A:。