计算机组成原理实验报告册课程名称计算机组成原理院别计算机学院专业年级2011级学号学生姓名指导教师学期2012-2013学年第1学期实验一运算器实验：算术逻辑运算实验实验目的与要求：1、了解运算器的组成结构；2、掌握算术逻辑运算器的工作原理；3、掌握简单运算器的数据传送通道；4、验算由74LS181等组合逻辑组成的运算发生器的组合功能；二、实验设备TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。三、实验原理图1运算器数据通路图实验中所用的运算器数据通路图如上图所示。图中所示的是由两片74LS181芯片以并/串形式构成的8位字长的运算器。右方为低4位运算芯片，左方为高4位运算芯片。低位芯片的进位输出端Cn+4与高位芯片的进位输入端Cn相连，使低4位运算产生的进位送进高4位运算中。低位芯片的进位输入端Cn可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。两个芯片的控制端S0～S3和M各自相连，其控制电平见下表。表174LS181逻辑功能表为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1、DR2（用锁存器74LS273实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到DR1或DR2中，则锁存器74LS273的控制端LDDR1或LDDR2须为高电平。当T4脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进DR1或DR2中了。为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用74LS245实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门74LS245的控制端ALU-B置低电平。否则输出高阻态。数据输入单元(实验板上印有INPUTDEVICE)用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为SW-B，取低电时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。总线数据显示灯（在BUSUNIT单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。控制信号中除T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W/RUNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/RUNIT”单元中的T4接至“STATEUNIT”单元中的微动开关KK2的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B各电平控制信号则使用“SWITCHUNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向DR1、DR2工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。四、实验内容1、输入数据通过三态门74LS245后送往数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。2、向DR1（或DR2）中置数，经ALU直传后，经过三态门245送入数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。3、将输入DR1和DR2中的两个数进行算术逻辑运算，验证ALU的功能，结果在数据显示灯和数码显示管LED上显示。五、实验步骤1．按图2连接实验电路并检查无误。图中需要连接的信号线已用小圆圈标明。图2总线数据显示连线图2．开电源开关。3．用输入开关向暂存器DR1置数65H。①拨动输入开关形成二进制数01100101（或其它数值）。（数据显示灯亮为0，灭为1）。②使SWITCHUNIT单元中的开关SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。③按动微动开关KK2，则将二进制数01100101置入DR1中。4．用输入开关向暂存器DR2置数A7H。①拨动输入开关形成二进制数10100111（或其它数值）。②SW-B=0、ALU-B=1保持不变，改变LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2=1。③按动微动开关KK2，则将二进制数10100111置入DR2中。5．检验DR1和DR2中存的数是否正确。①关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开ALU输出三态门（ALU-B=0），并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。②置S3、S2、S1、S0、M为11111，总线显示灯则显示DR1中的数。③置S3、S2、S1、S0、M为10101，总线显示灯则显示DR2中的数。6．改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。①SW-B=1、ALU-B=0保持不变。②按表2-2置S3、S2、S1、S0、M、Cn的