實(shí)驗(yàn)一、二運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)(含進(jìn)位)

1、實(shí)驗(yàn)一 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn) (一一)算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)?zāi)康? 1掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。掌握簡單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路。2 2驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器(74(74LS181)LS181)的組的組合功能。合功能。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備二實(shí)驗(yàn)設(shè)備 TDN-CMTDN-CM計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺，排線若干。統(tǒng)一臺，排線若干。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 1實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)傳送通路如實(shí)驗(yàn)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)傳送通路如圖圖1-11-1所示。其中運(yùn)算器由兩片所示。其中運(yùn)算器由兩片7474LS181LS181以以并并/ /串形式構(gòu)成串形

2、式構(gòu)成8 8位字長的位字長的ALUALU。運(yùn)算器的運(yùn)算器的輸出經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門輸出經(jīng)過一個(gè)三態(tài)門(74(74LS245)LS245)和數(shù)據(jù)總和數(shù)據(jù)總線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由線相連，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由二個(gè)鎖存器二個(gè)鎖存器(74(74LS373)LS373)鎖存，鎖存器的輸鎖存，鎖存器的輸入入連至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開關(guān)連至數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)開關(guān)(“(“DATA DATA UNIT”)UNIT”)用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，并經(jīng)用來給出參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一三態(tài)門過一三態(tài)門(74(74LS245)LS245)和數(shù)據(jù)總線相連，和數(shù)據(jù)總線相連，數(shù)據(jù)顯示燈數(shù)據(jù)顯示燈(“(“BUS UNIT)BU

3、S UNIT)已和數(shù)據(jù)總線已和數(shù)據(jù)總線相連，用來顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。相連，用來顯示數(shù)據(jù)總線內(nèi)容。 圖圖1-1 1-1 運(yùn)算器數(shù)據(jù)運(yùn)算器數(shù)據(jù)傳送通路傳送通路 圖圖1-11-1中已將用戶需要連接的控制信號用中已將用戶需要連接的控制信號用圓圈標(biāo)明圓圈標(biāo)明( (其他實(shí)驗(yàn)相同，不再說明其他實(shí)驗(yàn)相同，不再說明) )，其中，其中除除T4T4為脈沖信號，其它均為電平信號。由于為脈沖信號，其它均為電平信號。由于實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號均已連至實(shí)驗(yàn)電路中的時(shí)序信號均已連至“JT UNIT”JT UNIT”的相應(yīng)時(shí)序信號引出端，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的相應(yīng)時(shí)序信號引出端，因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將時(shí)，只需將“JT UNIT”J

4、T UNIT”的的T4T4接至接至“STATE STATE UNIT”UNIT”的微動(dòng)開關(guān)的微動(dòng)開關(guān)KK2KK2的輸出端，按動(dòng)微動(dòng)開的輸出端，按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖，而關(guān)，即可獲得實(shí)驗(yàn)所需的單脈沖，而S3S3、S2S2、S1S1、S0S0、CnCn、M M、LDDR1LDDR1、LDDR2LDDR2、ALU-BALU-B、SW-BSW-B各電平控制信號用各電平控制信號用“SWITCH UNITSWITCH UNIT中中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)開關(guān)來模擬，其中CnCn、ALUALU-B-B、SW-BSW-B為低電平有效，為低電平有效，LDDR1LDDR1、LDDR

5、2LDDR2為高電平為高電平有效。有效。 2 2實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)(1)按圖按圖1-21-2連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線路無連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線路無誤后，接通電源。誤后，接通電源。 圖圖1-2 1-2 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線圖接線圖 (2)(2)用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1DR1，和和DR2DR2寄存器置寄存器置數(shù)。具體操作步驟圖示如下。數(shù)。具體操作步驟圖示如下。注意：檢驗(yàn)注意：檢驗(yàn)DR1和和DR2中存的數(shù)是否正確，中存的數(shù)是否正確，具體操作為：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門具體操作為：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門(SW-B=1)，打開打開ALU輸出三態(tài)門輸出三態(tài)門(ALU-B=O)，當(dāng)置當(dāng)置S3、S2、S1、

6、S0、M為為1 1 1 1 1時(shí)，總線指示燈時(shí)，總線指示燈顯示顯示DR1中的數(shù)，而置成中的數(shù)，而置成1 0 1 0 1時(shí)總線指示時(shí)總線指示燈顯示燈顯示DR2中的數(shù)。中的數(shù)。 (3)(3)驗(yàn)證驗(yàn)證7474LS181LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算功能( (采用正邏輯采用正邏輯) )在給定在給定DR1=65DR1=65、DR2=A7DR2=A7的情況的情況下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的下，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入表輸出，填入表1-11-1中，并和理論分析進(jìn)行比較、中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。驗(yàn)證。四實(shí)驗(yàn)要求四實(shí)驗(yàn)要求1. 1. 做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，掌

7、握運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，掌握運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路和送通路和ALUALU的功能特性，理解實(shí)驗(yàn)原理，并的功能特性，理解實(shí)驗(yàn)原理，并熟悉本實(shí)驗(yàn)中所用的控制臺開關(guān)的作用和使熟悉本實(shí)驗(yàn)中所用的控制臺開關(guān)的作用和使用方法。用方法。2. 2. 按照實(shí)驗(yàn)步驟，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，記錄按照實(shí)驗(yàn)步驟，認(rèn)真完成實(shí)驗(yàn)，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，填入表有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，填入表1-11-1中。中。3. 3. 書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括：書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟。驗(yàn)步驟。畫出表畫出表1-11-1并填上實(shí)驗(yàn)結(jié)果值。并填上實(shí)驗(yàn)結(jié)果值。比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果值與理論值，并對實(shí)驗(yàn)比較實(shí)驗(yàn)

8、結(jié)果值與理論值，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果值進(jìn)行分析。結(jié)果值進(jìn)行分析。 (二二) 進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊粚?shí)驗(yàn)?zāi)康? 1驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)運(yùn)算功能發(fā)驗(yàn)證帶進(jìn)位控制的算術(shù)運(yùn)算功能發(fā)生器的功能。生器的功能。2 2按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)按指定數(shù)據(jù)完成幾種指定的算術(shù)運(yùn)算。算。二實(shí)驗(yàn)設(shè)備二實(shí)驗(yàn)設(shè)備 TDNTDNCMCM計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺，排線若干。統(tǒng)一臺，排線若干。三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 1實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖進(jìn)位控制運(yùn)算器的實(shí)驗(yàn)原理如圖1-31-3所示，在前面的算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)所示，在前面的算術(shù)邏輯運(yùn)算實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上增加進(jìn)位控制部分，

9、其中上增加進(jìn)位控制部分，其中7474LS181LS181的的進(jìn)位進(jìn)入一個(gè)進(jìn)位進(jìn)入一個(gè)7474鎖存器，其寫入是由鎖存器，其寫入是由T4T4和和ARAR信號控制，信號控制，T4T4是脈沖信號，實(shí)驗(yàn)時(shí)是脈沖信號，實(shí)驗(yàn)時(shí)將將T4T4連至連至“STATE UNIT”STATE UNIT”的微動(dòng)開關(guān)的微動(dòng)開關(guān)KK2KK2上。上。ARAR是電平控制信號是電平控制信號( (低電平有低電平有效效) )，可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)，而，可用于實(shí)現(xiàn)帶進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)，而T4T4脈沖是將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果鎖存到脈沖是將本次運(yùn)算的進(jìn)位結(jié)果鎖存到進(jìn)位鎖存器中。進(jìn)位鎖存器中。 圖圖1-3 1-3 進(jìn)位控制進(jìn)位控制實(shí)驗(yàn)原理圖實(shí)驗(yàn)原

10、理圖 2 2實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)(1)按圖按圖1-41-4連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線路無連接實(shí)驗(yàn)線路，仔細(xì)查線路無誤后，接通電源。誤后，接通電源。圖圖1-4 1-4 實(shí)驗(yàn)接線圖實(shí)驗(yàn)接線圖 (2)(2)用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向用二進(jìn)制數(shù)碼開關(guān)向DR1DR1和和DR2DR2寄存器置寄存器置數(shù)，具體方法：數(shù)，具體方法：關(guān)閉關(guān)閉ALUALU輸出三態(tài)門輸出三態(tài)門( (ALU-B=1)ALU-B=1)，開啟輸入開啟輸入三態(tài)門三態(tài)門( (SW-B=O)SW-B=O)，設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)，例如：向設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)，例如：向DR1DR1存入存入1001011110010111，向，向DR2DR2存入存入0011010100110

11、101，具，具體操作步驟如下：體操作步驟如下：(3)(3)進(jìn)位標(biāo)志清零具體操作方法如下：進(jìn)位標(biāo)志清零具體操作方法如下： S3 S2 S1 S0 MS3 S2 S1 S0 M的狀態(tài)置為的狀態(tài)置為0 0 0 0 00 0 0 0 0，ARAR狀態(tài)置為狀態(tài)置為0 0。( (清零時(shí)清零時(shí)DR1DR1寄存器中的數(shù)應(yīng)不寄存器中的數(shù)應(yīng)不等于等于FF)FF)按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)按動(dòng)微動(dòng)開關(guān)KK2KK2。 注意：進(jìn)位標(biāo)志指示燈注意：進(jìn)位標(biāo)志指示燈CY亮?xí)r表示進(jìn)位標(biāo)亮?xí)r表示進(jìn)位標(biāo)志為志為“0”，無進(jìn)位；標(biāo)志指示燈，無進(jìn)位；標(biāo)志指示燈CY滅時(shí)表滅時(shí)表示進(jìn)位為示進(jìn)位為“1”，有進(jìn)位。，有進(jìn)位。(4)(4)驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能，使驗(yàn)證帶進(jìn)位運(yùn)算及進(jìn)位鎖存功能，使CnCn=1=1，AR=0AR=0來進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。來進(jìn)行帶進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算。例如：做加法運(yùn)算，首先向例如：做加法運(yùn)算，首先向DR1DR1、DR2DR2置數(shù)，置數(shù)，然后使然后使ALU-B=OALU-B=O，S3 S2 S1 S0 MS3 S2 S1 S0 M狀態(tài)為狀態(tài)為1 1 0 0 1 00 0 1 0，此時(shí)數(shù)據(jù)總線上顯示的數(shù)據(jù)為，此