實驗一運算器組成實驗

1、33.1運算器組成實驗一、實驗目的熟悉雙端口通用寄存器堆的讀寫操作。熟悉簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路。74LS181的算術邏輯功能。按給定數(shù)據(jù)，完成指定的算術、邏輯運算。二、實驗電路數(shù)據(jù)顯示燈DBUS7ALU-BUS#數(shù)據(jù)顯示燈DBUS7ALU-BUS#DBUS0LDRi三態(tài)門（244）CT3Cn+4F7F6F5CnF3F2F1Cn+4ALU（181）Cn#CnALU（181）A7A6A5A4 B7B6B5B4A3A2A1A0 B3B2B1B0LDDR1SDR1（273）LDDR2DR2（273）T2T2SRRD1RD0AB雙端口通用寄存器堆RF（ispLSI1016）三態(tài)門RS1 RS0WR1

2、WR0LDRiT3SW-BUS#三態(tài)門（244）數(shù)據(jù)開關(SW7-SW0)圖3.1 運算器實驗電路圖 3.1 示出了本實驗所用的運算器數(shù)據(jù)通路圖。參與運算的數(shù)據(jù)首先通過實驗臺操作板上的八個二進制數(shù)據(jù)開關SW7-SW0 來設置，然后輸入到雙端口通用寄存器堆RF 中。RF(U54)由一個ispLSI1016 8 算的數(shù)據(jù)，運算后的結果也要送到RF 、RS0 用于選擇從B 端口（右端口）RD0 用于選擇從A 端口（端口）讀出的通用寄存器。而 WR1、WR0 LDRi 信號，當LDRi1 時，數(shù)據(jù)總線DBUS 上的數(shù)據(jù)在T3 寫入由WR1WR0 RF AB 端口分別與操作數(shù)暫存器DR1DR2 B 三態(tài)

3、門連接到數(shù)據(jù)總線DBUS 上，因而RF 中的數(shù)據(jù)可以直接通過B 端口送到DBUS 上。DR1(U47)和DR2(U48)1 74LS273 DR1 A ALU B ALU(U31U35)74LS181 構成，ALU 的輸出通過一個三態(tài)門發(fā)送到數(shù)據(jù)總線DBUS 上。實驗臺上的八個發(fā)光二極管DBUS7-DBUS0 DBUS 或運算結果。另有一個指示燈C 顯示運算器進位標志信號狀態(tài)。S3S1LDDR1LDDR2ALU_BUS#SW_BUS#LDRiRS1RS0RD1RD0WR0 都是電位信號，在本次實驗中用撥動開關K0K15 T3 為時序脈沖信號，印制板上已連T1T2T4 需將實驗臺上的DPDB 開

4、關進行正確設置。將DP 0，每按一次QD 按鈕，則順序產(chǎn)生T1T2、T3、T4 一組單脈沖。74LS181 S3、S2、S1、S0、 、Cn 74LS181的管腳分配和輸出端功能符號詳見圖3.2。圖 3.2 74LS181 管腳分配和輸出端功能符號74LS181 功能表見表 運算，符號“/”表示邏輯“非”運算，符號“加”表示算術加運算，符號“減”表示算術 減運算。選擇S3 S2 S1 S0M=1邏輯操作選擇S3 S2 S1 S0M=1邏輯操作M=0算術操作無進位） Cn#=0（有進位）111110F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A 1111101F=A+BF=AF=(A+/B)加

5、AF=A 減 1F=(A+/B)加A 1F=A0000F=/AF=AF=A 加 10001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加 10010F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加 10011F=0F=減 1(2 的補)F=001010001010110011110001001101010111100F=/(A*B)F=A 加 A*/BF=A 加 A*/B 加 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B 1F=(/A*B+A*/B)F=A 減 B 減 1F=A 減 BF=A*/BF=A*/B 減 1F=A*/BF=/A+BF=A 加 A*BF=A 加 A *B 加 1F

6、=/(/A*B+A*/B)F=A 加 BF=A 加 B 加 1F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B 1F=A*BF=A*B 減 1F=A*BF=1F=A 加 AF=A 加 A 加 1三、實驗設備TEC-51 臺邏輯測試筆一支（在TEC-5實驗臺上）雙蹤示波器一臺（公用）萬用表一只（公用）四、實驗任務按圖 3.1 內(nèi)部的連線已由印制板連好，故接線任務僅僅是完成數(shù)據(jù)開關、控制信號模擬開 關、與運算器模塊的外部連線。注意：為了建立清楚的整機概念，培養(yǎng)嚴謹?shù)目?研能力，手工連線是絕對必要的。用開關SW7SW0 向通用寄存器堆RF R0R3 寄存器置數(shù)。然后讀出R3 的內(nèi)容，在數(shù)據(jù)總線

7、DBUS 上顯示出來。驗證ALU的正邏輯算術、邏輯運算功能。在M=0 M=1 兩種情況下，令S3S0 的值0000B CC 由指示燈注意：進位C 是運算器ALU 最高位進位Cn+4#的反，即有進位為10五、實驗要求的模擬開關的作用和使用方法。寫出實驗報告，內(nèi)容是：實驗目的。2 的要求，列表表示出實驗結果。3 3.1 74LS181 3.2中記錄實驗值。六、實驗步驟和實驗結果（1實驗任務2 的實驗步驟和結果如下（假定令R0=34R1=21R2=52R3=65）置 DP=1，DB=0接線表如下：數(shù)據(jù)通路WR0WR1RS0RS1SW_BUS#RS_BUS#LDRi電平開關K0K1K2K3K4K5K6

8、打開電源以下 4 條是將 34H、21H、52H、65H 分別寫入R0、R1、R2、R33 置 K0(WR0)=0，K1(WR1)=0，K4(SW_BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1， K6(LDRi)=1，SW7SW0=34H。在DBUS 上將觀察到DBUS=34H。按QD 按鈕，將 34H 寫入R0。4 置 K0(WR0)=1，K1(WR1)=0，K4(SW_BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1， K6(LDRi)=1，SW7SW0=21H。在DBUS 上將觀察到DBUS=21H。按QD 按鈕，將 21H 寫入R1。5 置 K0(WR0)=0，K1(WR1)=1，K4(SW_

9、BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1， K6(LDRi)=1，SW7SW0=52H。在DBUS 上將觀察到DBUS=52H。按QD 按鈕，將 52H 寫入R2。6 置 K0(WR0)=1，K1(WR1)=1，K4(SW_BUS#)=0，K5(RS_BUS#)=1， K6(LDRi)=1，SW7SW0=65H。在DBUS 上將觀察到DBUS=65H。按QD 按鈕，將 65H 寫入R3。以下 4 條是在DBUS 總線上顯示R0、R1、R2、R3 的值7置K2(RS0)=K3(RS1)=K4(SW_BUS#)=K5(RS_BUS#)=，K6(LDRi)=DBUS上將觀察到DBUS=34H。8置

10、K2(RS0)=K3(RS1)=K4(SW_BUS#)=K5(RS_BUS#)=，K6(LDRi)=DBUS上將觀察到DBUS=21H。9置K2(RS0)=K3(RS1)=K4(SW_BUS#)=K5(RS_BUS#)=，K6(LDRi)=DBUS上將觀察到DBUS=52H。置 K2(RS0)=1，K3(RS1)=1，K4(SW_BUS#)=1，K5(RS_BUS#)=0， K6(LDRi)=0，在DBUS上將觀察到DBUS=65H。（2）實驗任務 3 的實驗步驟和實驗結果如下：數(shù)據(jù)通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1數(shù)據(jù)通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi電平開關電平開關K0

11、K1K2K3K4K5K6數(shù)據(jù)通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M電平開關K7K7K8K9K10K11K12數(shù)據(jù)通路 數(shù)據(jù)通路 ALU_BUS#電平開關 K13SW_BUS#K14Cn#VCC1 打開電源以下 2 條是向R0 寫入 55H，向 R1 寫入 0AAH。2 置 K0(WR0)=0，K1(WR1)=0，K6(LDRi)=1， K13(ALU_BUS#)=1，K14(SW_BUS#)=0。置 SW7-SW0 為 55H，按QD 按鈕，將 55H 寫入R0。3 置 K0(WR0)=1，K1(WR1)=0，K6(LDRi)=1， K13(ALU_BUS#)=1，K14(SW_BUS#)

12、=0。置 SW7-SW0 為 0AAH，按QD 按鈕，將 0AAH 寫入R1。以下 1 條是將R0 寫入DR1，將 R1 寫入DR2。4LDDR2)=1。按 QD 按鈕，將R0 寫入DR1，將R1 寫入DR2。這時DR1=55H，DR2=0AAH。以下 2 條是M=H 時進行邏輯運算。5 置 K6(LDRi)=1，K7(LDR1 和 LDR2)=0，K8(S0)=0，K9(S1)=0，K10(S2)=0，K11(S3)=0，K12(M)=1，K13(ALU_BUS#)=0，K14(SW_BUS#)=1。在數(shù)據(jù)總線DBUS 上觀察到邏輯運算結0AAH。按QDC。6 其他開關設置都不變，只改變 K

13、8(S0)、K9(S1)、K10(S2)、K11(S3)的設置，觀察其他15 種邏輯運算結果，并按QD 按鈕，觀察進位C。以下 2 條是M=L 時進行算術運算。7 置 K6(LDRi)=1，K7(LDR1 和 LDR2)=1，K8(S0)=0，K9(S1)=0，K10(S2)=0，K11(S3)=0，K12(M)=0，K13(ALU_BUS#)=0，K14(SW_BUS#)=1。在數(shù)據(jù)總線DBUS 上觀察到算術運算結55H。按QDC。8 其他開關設置都不變，只改變 K8(S0)、K9(S1)、K10(S2)、K11(S3)的設置，觀察其他15 種算術運算結果，并按QD 按鈕，觀察進位C。實驗結果如下：工作方式輸入選擇邏輯運算（M=H,Cn#=1）工作方式輸入選擇邏輯運算（M=H,Cn#=1）算術運