基本運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.四 川 大 學(xué) 計(jì) 算 機(jī) 學(xué) 院、軟 件 學(xué) 院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告 學(xué)號(hào)： 1143041061 姓名： 高浩宇 專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)：4 第：11 周 課程名稱 計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課時(shí)2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基本運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2013-11-18實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)。2掌握運(yùn)算器的工作原理。實(shí)驗(yàn)環(huán)境 TDN-CM+計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)，排線若干實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（算法、程序、步驟和方法） 1.實(shí)驗(yàn)原理：兩片74LS181 芯片以并/串形式構(gòu)成的8位字長(zhǎng)的運(yùn)算器。右方為低4位運(yùn)算芯片，左方為高4位運(yùn)算芯片。低位芯片的進(jìn)位輸出端Cn+4與高位芯片的進(jìn)位輸入端Cn相連，使低4位運(yùn)算產(chǎn)生

2、的進(jìn)位送進(jìn)高4位。低位芯片的進(jìn)位輸入端Cn可與外來(lái)進(jìn)位相連，高位芯片的進(jìn)位輸出到外部。兩個(gè)芯片的控制端S0S3 和M 各自相連，其控制電平按表2.6-1。為進(jìn)行雙操作數(shù)運(yùn)算，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)暫存器DR1、DR2（用鎖存器74LS273 實(shí)現(xiàn)）來(lái)鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖存到DR1 或DR2 中，則鎖存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 須為高電平。當(dāng)T4 脈沖來(lái)到的時(shí)候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進(jìn)DR1 或DR2 中了。為控制運(yùn)算器向內(nèi)總線上輸出運(yùn)算結(jié)果，在其輸出端連接了一個(gè)三態(tài)門（用74LS245 實(shí)現(xiàn)）。若要將運(yùn)算結(jié)果輸出到總線上，則要將三態(tài)門74LS2

3、45 的控制端ALU-B 置低電平。否則輸出高阻態(tài)。數(shù)據(jù)輸入單元(實(shí)驗(yàn)板上印有INPUT DEVICE)用以給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)。其中，輸入開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)一個(gè)三態(tài)門（74LS245）和內(nèi)總線相連，該三態(tài)門的控制信號(hào)為SW-B，取低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)上的數(shù)據(jù)則通過(guò)三態(tài)門而送入內(nèi)總線中?？偩€數(shù)據(jù)顯示燈（在BUS UNIT 單元中）已與內(nèi)總線相連，用來(lái)顯示內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)。控制信號(hào)中除T4 為脈沖信號(hào)，其它均為電平信號(hào)。由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號(hào)均已連至“W/R UNIT”單元中的相應(yīng)時(shí)序信號(hào)引出端，因此，需要將“W/R UNIT”單元中的T4 接至“STATE UNIT”單元中的微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2 的輸出端。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

4、時(shí)，按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖。S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各電平控制信號(hào)則使用“SWITCHUNIT”單元中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，其中Cn、ALU-B、SW-B 為低電平有效，LDDR1、LDDR2 為高電平有效。對(duì)于單總線數(shù)據(jù)通路，作實(shí)驗(yàn)時(shí)就要分時(shí)控制總線，即當(dāng)向DR1、DR2 工作暫存器打入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)三態(tài)門打開(kāi)，這時(shí)應(yīng)保證運(yùn)算器輸出三態(tài)門關(guān)閉；同樣，當(dāng)運(yùn)算器輸出結(jié)果至總線時(shí)也應(yīng)保證數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門是在關(guān)閉狀態(tài)。運(yùn)算結(jié)果表（接上）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（算法、程序、步驟和方法）2.實(shí)驗(yàn)步驟：1連接實(shí)驗(yàn)電路并檢查無(wú)誤。圖中將用戶需要

5、連接的信號(hào)線用小圓圈標(biāo)明（其它實(shí)驗(yàn)相同，不再說(shuō)明）。2KK2設(shè)置為單拍，KK1和KK3為運(yùn)行。3. 開(kāi)電源開(kāi)關(guān)。4用輸入開(kāi)關(guān)向暫存器DR1 置數(shù)。撥動(dòng)輸入開(kāi)關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)（或其它數(shù)值）。（數(shù)據(jù)顯示燈亮為0，滅為1）。使SWITCH UNIT 單元中的開(kāi)關(guān)SW-B=0（打開(kāi)數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門）、ALU-B=1（關(guān)閉ALU 輸出三態(tài)門）、LDDR1=1、LDDR2=0。按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)01100101 置入DR1 中。5用輸入開(kāi)關(guān)向暫存器DR2 置數(shù)。撥動(dòng)輸入開(kāi)關(guān)形成二進(jìn)制數(shù)（或其它數(shù)值）。SW-B=0、ALU-B=1 保持不變，改變LDDR1、LDDR2，使LDDR1=0、LDDR2

6、=1。按動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)KK2，則將二進(jìn)制數(shù)10100111 置入DR2 中。6 該變運(yùn)算器的功能設(shè)置觀察輸出。并將結(jié)果填入表中。結(jié) 論（結(jié) 果） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，一步一步操作，在DR1=65，DR2=A7的條件下，改變運(yùn)算器的設(shè)置，使得運(yùn)算器輸出結(jié)果，并記錄下來(lái)。運(yùn)算器顯示結(jié)果和手算結(jié)果一直，說(shuō)明整個(gè)實(shí)驗(yàn)非常成功。小 結(jié) 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)了解運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)（即輸入邏輯、輸出邏輯、算術(shù)邏輯單元），掌握運(yùn)算器的工作原理（主要是加法器）。知道運(yùn)算器的輸出跟數(shù)據(jù)總線相連，同時(shí)兩個(gè)輸入端通過(guò)兩個(gè)鎖存器也與數(shù)據(jù)總線相連。同時(shí)，數(shù)據(jù)顯示燈連接上數(shù)據(jù)總線，用來(lái)顯示數(shù)據(jù)總線的內(nèi)容。暫存器的作用也體現(xiàn)了出來(lái)（暫存中間結(jié)果），教材上的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)在此更是體現(xiàn)到了，各部件之間的信息傳送通過(guò)內(nèi)總線來(lái)完成。三態(tài)門的功能以及工作原理也比較清晰了。將這些知識(shí)組織起來(lái)，并親手實(shí)踐，在實(shí)踐過(guò)程中，連線比較枯燥，剛開(kāi)始連錯(cuò)了，造成重大失誤，后來(lái)糾正后，一次成功，這也說(shuō)明了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都是非常重要的。最終，將結(jié)果記錄下來(lái)，完成了本