微动开关QD 单拍、单步开关DP和DB DP=1表示单拍，按1次QD，产生T1~T4； DB=1表示单步，按1次QD，产生W1~W3； 两者不能同时为1
实验一 运算器组成实验
实验目的
熟悉RF的读写操作。 熟悉简单运算器的数据传送通路。
验证74181的算术、逻辑运算功能
运算器实验电路
实验内容与步骤分析
按所示电路图进行连线，记录下电平开关与
控制信号的对应关系
设置工作方式：单拍（DP=1，DB=0）
每按下QD，则可获得一组T0~T3
将34H、21H、52H、65H分别写入R0-R3；读出
R0-R3的内容，在DBUS上显示出来。
数据通路信号与电平信号开关的连接 序 号
四位ALU逻辑图及功能表
正 S3
L L
逻 M=L
辑 算术运算
Cn=0 A+1 (A+B)加1
S2
L L
S1
L L
S0
L H
M=H 逻辑运算
A A+B A A+B
Cn=1
L L
L L L L
L L
H H H H
H H
L L H H
L H
L H L H
A· B
“0”
A· B B A B A· B
A+B
相关的控制信号： S3,S2,S1,S0，M，Cn#，ALU-BUS#，SW-BUS#， RS-BUS#，LDRi，LDDR1，LDDR2
实验报告要求
实验目的 实验电路
给出实验涉及到的模块的电路图
实验内容、步骤与结果
说明控制信号与开关的对应关系
说明操作步骤，并给出各控制信号的模拟开关
分析清楚是否需要按下QD
附：算术逻辑单元SN74181原理
SN74181型四位ALU，是一种功能较强的中规 模组合逻辑电路。它能进行多种算术运算和逻辑 运算，基本逻辑结构是超前进位加法器，它是通 过改变加法器的Gi和Pi来获得多种运算能力的。
下图是SN74181型ALU逻辑图及其在正逻辑下的功 能表，在功能表中，“加”表示算术加，“+”表示逻辑 加。它能执行16种算术运算和16种逻辑运算，M是状态控 制端，当M=H，执行逻辑运算；M=L，执行算术运算， S0~S3是运算选择控制端，它决定电路执行哪种算术运算 或哪种逻辑运算。A3~A0，B3～B0是参加运算的两个数， Cn是ALU的最低位进位输入，F3～F0是运算结果，注脚3表 示最高位。
验证ALU的算术逻辑运算功能
令DR1=55H，DR2=0AAH，Cn#=1。在M=0和1的 情况下，另S3~S0的值从0000B-1111B变化，观察实 验结果。
• 向R0写入55H • 向R1写入0AAH
• 将R0写入DR1，R1写入DR2
• 设置控制信号，观察16种逻辑运算结果 • 设置控制信号，观察16种算术运算结果
计算机组成原理实验
TEC-5 概述
单板式结构，字长为8位的计算机模型。 指
令系统采用4位操作码。
由数字逻辑实验区、时序电路、控制台、数
据通路、控制器五个部分组成。各部分间通 过可插拔导线连接。
数据通路使用双端口存储器，采用数据总线
和指令总线双总线体制。
控制器采用微程序控制器和硬连线控制器两
类。
控制台功能丰富
TEC-5 数据通路总框图
运算器模块
运算器模块包括ALU、数据暂存器DR1和DR2、通用 寄存器对RF三部分。 ALU
由2片74LS181构成
当LDRi=1时，在T3的上升沿寄存器C保存计算产生的进
位信号
操作数寄存器DR1和DR2 DR1和ALU的A口相连，DR2和ALU的B口相连 当LDDR1（LDDR2）=1时，在T2上升沿，DR1（DR2） 接收来自通用寄存器堆A(B)输出端口的数据。 双端口通用寄存器堆RF 共有4个8位寄存器，2个读端口（A、B），1个写端口 RD1、RD0、RS1、RS0选择读，WR1、WR0选择写 LDRi=1，在T3上升沿可写入数据
SW7-SW0
WR0
WR1
RS0
RS1
SW_BUS#
RS_BUS#
LDRi K6 1
QD
功能
K0 1 2 3 4 34H 0
K1 0
K2 ×
K3 ×
K4 0
K5 1
√
34H→R0 (R0=34H)
Hale Waihona Puke 读出通用寄存器堆RF的内容（R0-R3） 5 6 7 8 × × × 0 0 1 0 0 DBUS指示灯显示R0内容
(A· B)加(A+B)加1
A· B A加 A加 1 A加(A+B)加1 A加(A+B)加1 A
(b) 功能表(正逻辑)续
四位ALU逻辑图及功能表
用4片74181电路可组成16位ALU。图中片内进位是快速的 ，但片间进位是逐片传递的，因此形成F0～F15的时间还 是比较长。
用4片ALU构成的16位ALU
值
给出实验结果，作出一定的总结、分析
实验中遇到的问题
注意：
切勿带电拔插线，容易造成实验板短路 任意一个时刻，最多只能有一个三态门处于
打开状态。三态门间状态切换时，应将所有 三态门都置于关闭状态后，再打开所需的三 态门（先关后开）。
注意控制信号间的关系，注意存入数据的保
护，防止数据重写或“污读”
A加(A· B)加1 A加B加1
M=L 算术运算
Cn=1
A加(A· B) A加 B
H
H H H H H H
L
L L H H H H
L
H H L L H H
H
L H L H L H
B
A· B “1” A+B A+B A
(A· B)加(A+B)
(A· B)减1 A加 A A加(A+B) A加(A+B) A减 1
操作台控制模块
控制台由若干拨动开关、按钮开关和指示灯组成 数据开关SW7-SW0
接到数据通路中的数据总线DBUS上，依次对应DBUS的
最高位至最低位
模拟数据通路控制信号开关K15-K0 模拟数据通路中所需的电平控制信号。
指示灯 8位DBUS、IBUS、AR、PC指示灯；BUSYL#和BUSYR# 指示灯
减1
(A+B)加1
“0”
A加(A· B)
(A· B)加(A+B) A减B减1 (A· B)减1
A加(A· B)加1
(A· B)加(A+B)加1 A减 B A·
(b) 功能表(正逻辑)
四位ALU逻辑图及功能表
正 逻
S3 H S2 L S1 L S0 L M=H 逻辑运算 A+B A B
辑 Cn=0