計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

..計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓名：專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)號：計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔一實(shí)驗(yàn)題目：時(shí)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)置和組合成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解時(shí)標(biāo)系統(tǒng)的作用2、會(huì)設(shè)計(jì)、組裝簡單的時(shí)標(biāo)發(fā)生器二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容參照時(shí)標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,用組合邏輯方法設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的節(jié)拍脈沖發(fā)生器,產(chǎn)生圖1-6所示的節(jié)拍脈沖,并用單脈沖驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中畫出完整電路,寫出、和的表達(dá)式。圖1-6簡單的節(jié)拍脈沖發(fā)生器一周期的波形設(shè)計(jì)提示：1、由波形圖求出節(jié)拍脈沖和的表達(dá)式,進(jìn)而組合成的表達(dá)式。2、注意節(jié)拍電平和的翻轉(zhuǎn)時(shí)刻應(yīng)在下降沿與的上升沿同時(shí)出現(xiàn)的時(shí)刻。3、注意觸發(fā)器的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)要求。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)和+5V直流穩(wěn)壓電源2、集成電路由附錄A"集成電路清單"內(nèi)選用四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖時(shí)標(biāo)系統(tǒng)主要由時(shí)鐘脈沖發(fā)生器、啟停電路和節(jié)拍脈沖發(fā)生器三部分組成成,結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1時(shí)標(biāo)系統(tǒng)組成1、時(shí)鐘脈沖發(fā)生器主要由振蕩電路、分頻電路組成,其作用是產(chǎn)生一定頻率的時(shí)鐘脈沖,作為計(jì)算機(jī)中基準(zhǔn)時(shí)鐘信號。如圖1-2所示。圖1-2時(shí)鐘脈沖發(fā)生器組成2、啟停電路計(jì)算機(jī)是靠非常嚴(yán)格的節(jié)拍脈沖,按時(shí)間的先后次序一步一步地控制各部件工作的,所以,機(jī)器啟停的標(biāo)志是有無節(jié)拍脈沖,而控制節(jié)拍脈沖按一定的時(shí)序發(fā)生和停止,不能簡單地用電源開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。如圖1-3所示。圖1-3簡單的啟停電路為了使機(jī)器可靠地工作,要求啟停電路在機(jī)器啟動(dòng)或停機(jī)時(shí),保證每次從規(guī)定的第一個(gè)脈沖開始啟動(dòng),到最后一個(gè)脈沖結(jié)束才停機(jī),并且必須保證第一個(gè)和最后一個(gè)脈沖的波形完整。如圖1-4所示。圖1-4利用維持阻塞原理的啟停電路3、節(jié)拍脈沖發(fā)生器節(jié)拍脈沖發(fā)生器的作用是產(chǎn)生一序列的節(jié)拍電平和工作脈沖。節(jié)拍電平是保證計(jì)算機(jī)微操作的時(shí)序性,工作脈沖是各寄存器數(shù)據(jù)的打入脈沖。本課程整機(jī)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)周期的節(jié)拍脈沖波形如圖1-5所示。其中的工作脈沖～,由節(jié)拍電平～與時(shí)鐘脈沖按組合邏輯的方法組合得到,表達(dá)見圖1-5中右側(cè)列表所示。圖1-5一個(gè)周期的工作脈沖波形五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,輸入脈沖信號,觀察燈的亮滅情況,并用單脈沖進(jìn)行檢驗(yàn)。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄〔數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)電路如圖：輸入脈沖后,三個(gè)指示燈按規(guī)則亮滅。W1=T1×M0×W2=T0×M0×N1=W1+W2真值表為：ML1〔W1L2〔W2L3〔N10000100000001000000010000101100000001011000010000101100000001000七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)實(shí)驗(yàn)成功的產(chǎn)生了要求的信號。第一次做計(jì)組實(shí)驗(yàn),對器械不熟悉,做起來耗時(shí)較長,以后要多加練習(xí)。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔二實(shí)驗(yàn)題目：總線傳輸技術(shù)成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解總線的工作原理2、掌握總線的傳送技術(shù)3、熟悉建立總線的器件特性二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、根據(jù)圖2-2所示的實(shí)驗(yàn)方案,如果要通過"輸出顯示"觀察到"RAM地址寄存器〔AR"中的數(shù)據(jù),請選用適當(dāng)元器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。畫出實(shí)驗(yàn)電路邏輯圖,并組裝成電路。2、在設(shè)計(jì)的電路上實(shí)現(xiàn)下列手動(dòng)單功能操作,并寫出操作步驟：〔1開關(guān)數(shù)據(jù)→輸出顯示；〔2開關(guān)數(shù)據(jù)→RAM地址寄存器〔AR；〔3RAM地址寄存器〔AR→輸出顯示；設(shè)計(jì)提示：用不同的開關(guān)控制各個(gè)寄存器,并用不同的脈沖對寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打入。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)和＋5V直流穩(wěn)壓電源2、74LS244、74LS273四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖計(jì)算機(jī)全部工作過程,可以看成是信息的傳送和加工過程；信息傳送在機(jī)器內(nèi)部是極為頻繁的,為減少機(jī)器中的信息傳輸線、節(jié)省器件,提高傳送能力及可靠性,采用總線方法是必不可少的,建立總線的基本原則是①互斥性：掛總線的各總線驅(qū)動(dòng)器〔發(fā)送端必須具有分時(shí)操作的可能性,不允許在同一總線上同時(shí)有兩個(gè)發(fā)送源發(fā)送信息。②一致性：同一總線中所用掛總線的器件類型要一致；通常用做總線的器件有兩種：OC門和三態(tài)門,前者負(fù)載能力較小,只能用于小規(guī)模的傳送應(yīng)用中；而三態(tài)門是目前應(yīng)用較多的總線傳送器件。在這類型件中,最常見的有74LS244、74LS245,另外如74LS373、INTEL8212等器件也都可直接與總線相連。下面介紹一種總線實(shí)驗(yàn)方案,如圖2-1所示：圖2-1總線傳送技術(shù)實(shí)驗(yàn)框圖〔例上圖所示為一個(gè)小型總線傳送系統(tǒng),共有五個(gè)部件在同一總線上,其中、為總線的發(fā)送部件,、接收部件,部件可雙向傳送,既可作發(fā)送端,也可作接受端。因此在同一總線上共掛上三個(gè)傳送源,但在同一時(shí)間只允許傳送一個(gè)發(fā)送端發(fā)送的信息,例如時(shí)可以→、、,時(shí)可傳送從→、、。但絕不能在同一時(shí)刻,例如時(shí),同時(shí)作→、→的信息傳送,也就是說建立總線必須遵循互斥性原則。在此本實(shí)驗(yàn)中、、、、均采用三態(tài)傳輸器件。因此上圖的總線設(shè)想可轉(zhuǎn)化為圖2-2所示的實(shí)現(xiàn)方案。從圖中可看出,地址信息及數(shù)據(jù)信息都是通過同一組數(shù)據(jù)開關(guān)經(jīng)三態(tài)傳輸門掛上總線,再發(fā)送相應(yīng)的部件的。要區(qū)分送入總線的信息是地址還是數(shù)據(jù),可以通過對操作時(shí)序的控制來實(shí)現(xiàn),本實(shí)驗(yàn)由于地址值及內(nèi)容數(shù)據(jù)都是通過數(shù)據(jù)開關(guān)人工加載的,因此區(qū)分總線上的地址和數(shù)據(jù)信息也就是人為地操作總線上的某些芯片,打入或讀出信息。圖2-2總線傳送技術(shù)實(shí)驗(yàn)方案〔例1、八三態(tài)驅(qū)動(dòng)門74LS244內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)見圖2-3所示,每芯片裝兩組。圖2-374LS244內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)2、八觸發(fā)器74LS273內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-474LS273內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,1、置零,從D3D2D1D0端輸入要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù),A1從0置1.,A2置零。觀察輸出結(jié)果。2、A2置一,、A1、置零,輸入端輸入數(shù)據(jù)。3、置一,、A2置零,A1從0置1,輸出端輸出數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄〔數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)電路如圖：七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)按步驟操作后,輸出與輸入相吻合。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔三實(shí)驗(yàn)題目：RAM存貯器成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解半導(dǎo)體靜態(tài)存貯器2、掌握RAM存貯器的讀寫操作二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成下列設(shè)計(jì)任務(wù),畫出電路邏輯設(shè)計(jì)圖,并寫出對存貯器單個(gè)地址的讀、寫操作過程：設(shè)計(jì)一個(gè)容量為256×4bit的存貯器并完成單個(gè)存貯單元的讀寫操作,選5個(gè)不連續(xù)的存貯單元地址操作。設(shè)計(jì)提示：用一片74LS273作為存貯器的地址寄存器,可再用一片同樣的芯片作為存貯器數(shù)據(jù)輸出緩沖器,只用其中的4位即可。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)和＋5V直流穩(wěn)壓電源2、74LS244、M2114、74LS273四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖1、M2114內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)M2114由以下幾個(gè)部分組成,如圖3-1所示：圖3-1M2114SRAM器件的內(nèi)部邏輯及引腳圖〔1存貯體——它是一個(gè)32行×32列×4bit的存貯器陣列,用以寄存信息代碼?！?譯碼器——采用X-Y矩陣譯碼,因此它分為行譯碼和列譯碼兩部份,分別對行、列地址進(jìn)行譯碼。〔3讀寫電路——把代碼信號從存貯體中讀出并放大,使與TTL相兼容,而寫電路把代碼寫入存貯體。〔4控制器——接收讀、寫命令,并發(fā)出控制,以接收或發(fā)送其數(shù)據(jù)信息,〔5三態(tài)輸入輸出緩沖器——由控制線控制,以接收或發(fā)送其數(shù)據(jù)信息。2、M2114的讀操作：〔1把所送單元的地址送到地址輸入端～?！?把讀寫控制電平置"1",即。〔3置片選控端?！?經(jīng)一定的延遲后,從～上獲得所要的數(shù)據(jù)。3、M2114的寫操作：〔1把要寫入單元的地址送到地址線～?！?置?！?把要存入的數(shù)據(jù)置在數(shù)據(jù)線～上?！?置片選,則經(jīng)一定延時(shí)后,數(shù)據(jù)就被寫入指定的存貯單元中。4、M2114器件應(yīng)用舉例〔1RAM的字長擴(kuò)展一片M2114器件的單元數(shù)為1k〔1024,每個(gè)單元的字長為4位,若需要字長為8位或16位的SRAM存貯器,就要用2片或4片器件組合而成。這種擴(kuò)展方法只需把兩片或四片器件對應(yīng)的地址線～,、等信號并聯(lián)即可,它們的數(shù)據(jù)線加在一起就可組成一個(gè)8位或16位的SRAM存貯器。同理,可以很方便地把字長擴(kuò)展到4×位,其中為M2114器件數(shù)。圖3-2所示為1k×8位的SRAM邏輯圖?！?RAM的容量擴(kuò)展一片M2114的地址線有10根～,故其最大容量為即1k,現(xiàn)若希望SRAM的容量為4k,其構(gòu)成的方法如下：A、4k共需12根地址線,即～,因?yàn)?共需要4片M2114。B、由于M2114僅有～位地址,每片1k,因此只需把12位地址中的高二位～經(jīng)一片2-4線譯碼器〔如74LS139譯成四個(gè)狀態(tài),分別去控制每一片的端,即可達(dá)到擴(kuò)充4k的目的。采用此方法,只需要適當(dāng)配置譯碼電路,就可以把SRAM存貯器的容量以1k為模任意加以擴(kuò)充。圖3-21k×8位的M2114五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,對單個(gè)存貯器地址的寫操作如下：1、=1,CS=12、=03、輸入端D3D2D1D0輸入地址〔0H~15H,打入MAR4、輸入端D3D2D1D0輸入數(shù)據(jù)5、W/R=06、CS=1→0→17、返回3,寫下一個(gè)數(shù)據(jù)讀操作如下：1、=1,CS=12、=03、輸入端D3D2D1D0輸入地址〔0H~15H,打入MAR4、=15、W/R=16、CS=1→07、輸出數(shù)據(jù)8、CS=0→19、返回2,讀下一數(shù)據(jù)六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄〔數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)電路如圖：真值表為：Adress1Adress2Adress3Adress4Data1Data2Data3Data400011110001011010100101110000111七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)按步驟操作后,輸出與地址相吻合。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔四實(shí)驗(yàn)題目：總線半導(dǎo)體靜態(tài)存貯器成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉掛總線的邏輯器件的特性和總線傳送的邏輯實(shí)現(xiàn)方法2、掌握半導(dǎo)體靜態(tài)存貯器的存取方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案框圖,調(diào)用PC模塊,選用適當(dāng)元器件,畫出實(shí)驗(yàn)電路邏輯圖,并組裝成電路。2、在電路上實(shí)現(xiàn)下列手動(dòng)單功能操作,〔控制信息可用電平開關(guān)輸出電平?！?、→RAMRAM→Bus→設(shè)計(jì)提示：1、利用實(shí)驗(yàn)箱中提供的總線接口搭接總線結(jié)構(gòu),各器件再分別掛到總線上。2、用一片74LS273作為存貯器的地址寄存器。3、PC模塊可看作一個(gè)透明的元件,用來產(chǎn)生連續(xù)的存貯器地址,其數(shù)據(jù)置入端和計(jì)數(shù)輸出端已經(jīng)在內(nèi)部掛接到總線上。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)和+5V直流穩(wěn)壓電源2、器件由附錄A"集成電路清單"內(nèi)選用四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖在單總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)中,其地址和數(shù)據(jù)都是通過同一組數(shù)據(jù)開關(guān)及三態(tài)傳輸門掛上總線,發(fā)送到相應(yīng)計(jì)算器、地址寄存器或存貯器單元。怎樣區(qū)分送入總線的信息是地址還是數(shù)據(jù),這可通過控制操作的時(shí)序來實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器可選用74LS161和74LS244構(gòu)成可預(yù)置計(jì)數(shù)器,并具有雙向傳送邏輯功能,即可以從總線上接受信息,也可以發(fā)送信息到總線上,而緩沖器及地址寄存器僅是接收總線信息的一個(gè)部件。本實(shí)驗(yàn)的邏輯電路方案如圖4-1所示：圖4-1總線半導(dǎo)體存貯器實(shí)驗(yàn)框圖芯片邏輯圖介紹同步四位計(jì)數(shù)器74LS161及字長擴(kuò)展圖4-274LS161字長擴(kuò)展圖4-2中：、、、——輸入〔為高位,為低位；、、、——輸出〔為高位,為低位；——使能〔置數(shù)或計(jì)數(shù)為高——操作模式〔置數(shù)低,計(jì)數(shù)為高；——置數(shù)或計(jì)數(shù)脈沖；——?jiǎng)討B(tài)進(jìn)位輸出=；——清除。五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,1、K→B、A=1,=1,CS=1,LD=1=0,LD=0輸入端D3D2D1D0輸入地址〔0H~15H,打入MARLoadMAR,LoadPC=1,LD=12、K→RAM=1,=1,CS=1,LD=1=0輸入端D3D2D1D0輸入數(shù)據(jù)〔0H~15H,打入MARW/R=0,CS=1→0→1=13、RAM→Bus=1,=1,CS=1,LD=1K→PC,MARW/R=0,CS=1→0LoadCCS=0→14、B+1→A=1,=1,CS=1,LD=1LoadPC=0LoadMAR=1六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄〔數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)電路如圖：真值表為：Adress1Adress2Adress3Adress4Data1Data2Data3Data400011110001011010011101101000111七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)按步驟操作后,輸出與地址相吻合。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔五實(shí)驗(yàn)題目：運(yùn)算器成績：學(xué)生姓名：xxx學(xué)號：20081060058指導(dǎo)教師：xxxxxx學(xué)院名稱：xxxxxxxxx專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)年級：08級實(shí)驗(yàn)時(shí)間：xxxxxxx實(shí)驗(yàn)室：xxxxxx一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉運(yùn)算器部件的基本組成2、了解74LS181ALU器件的功能及使用方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、74LS181ALU功能檢測：[根據(jù)表5-2：74LS181的32種算術(shù)、邏輯功能。]〔1先設(shè)計(jì)功能檢測的詳細(xì)控制邏輯電路圖,、兩操作數(shù)均為4位,分別個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)直接送入?！?～、、這6個(gè)控制碼,除了、可直接用開關(guān)控制外,～可用4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的16個(gè)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。〔3制定一張?jiān)O(shè)計(jì)好、兩操作數(shù)的內(nèi)容及運(yùn)算后應(yīng)得結(jié)果,以便實(shí)驗(yàn)時(shí)加以對照。功能選擇～補(bǔ)碼輸入補(bǔ)碼輸出選擇功能算術(shù)操作〔無進(jìn)位〔有進(jìn)位0000加0001加0010加0011減［2的補(bǔ)碼］0100加加加0101加加加0110減減減0111減1000加加加1001加加加1010加加加1011減1100加加加1101加加加1110加加加1111減設(shè)計(jì)提示：1、ALU是組合邏輯電路,它的2個(gè)操作數(shù)分別用4個(gè)數(shù)據(jù)開關(guān)直接產(chǎn)生,運(yùn)算結(jié)果也直接送輸出顯示。2、ALU操作指令中的～用74LS161順序產(chǎn)生,和用開關(guān)產(chǎn)生。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)和＋5V直流穩(wěn)壓電源2、74LS181、74LS161四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖運(yùn)算器是CPU的一個(gè)主要部件,它通常由算術(shù)單元〔ALU和一些寄存器組成,ALU單元對操作數(shù)進(jìn)行各種運(yùn)算〔加、減、乘、除和邏輯運(yùn)算。在ALU單元中,其核心部分是一個(gè)二進(jìn)制加法器,一般它由位全加器組成,為了提高運(yùn)算速度,通常在級間都采用超前進(jìn)位邏輯,若在此基礎(chǔ)上,再增加一些控制線及控制邏輯,就能大大擴(kuò)展各種邏輯功能而成一個(gè)功能發(fā)生器。目前具有代表性的此類ALU器件有74LS181、74LS881等。74LS181器件可對兩個(gè)4位字進(jìn)行16種二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的16種邏輯運(yùn)算,即具有32種函數(shù)功能。由四個(gè)功能選擇端、、、及一個(gè)模式控制端來選擇這32種功能操作,其中狀態(tài)的0、1,用來區(qū)分是算術(shù)運(yùn)算還是邏輯運(yùn)算。74LS181有兩種邏輯表示,即正邏輯與負(fù)邏輯,對這兩種邏輯表示的輸入輸出信息的有效電平有不同的要求,在正邏輯操作時(shí)是高電平有效,而在負(fù)邏輯操作時(shí)是低電平有效,其外形圖如下圖5-1所示：圖5-174LS181芯片圖器件共有24個(gè)引腳,分別說明如下：表5-1：引腳號記憶符號功能說明1操作數(shù)的0位輸入端2操作數(shù)的0位輸入端3～6～16種操作功能控制編碼輸入端7低位進(jìn)位輸入8算術(shù)/邏輯運(yùn)算模式控制9～11～運(yùn)算結(jié)果的低三位數(shù)12地13運(yùn)算結(jié)果的第4位數(shù)14用于比較、兩數(shù)〔OC輸出15小組進(jìn)位傳遞信號16高位進(jìn)位輸出17小組進(jìn)位生成輸出18-23～；～操作數(shù)和的第3～1位數(shù)24+5V電源五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,在輸入端輸入A、B的二進(jìn)制值,計(jì)數(shù)器先置零,分別對M=1；M=0、Cn=1；M=0、Cn=0三種情況,從0000開始計(jì)數(shù)指導(dǎo)1111,記錄輸出結(jié)果。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記錄〔數(shù)據(jù)、圖表、波形、程序設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)電路如圖：真值表為：A=0111B=0010S3S2S1S0M=1M=0Cn=1M=0Cn=00000100001111000000110000111100000100000111100000011000011110000010011011100110101011101110011010110010101000101011101010100010110001010100110101001101010011010101000100001001010110010000100101100111111101111110111111110111111100111011001111111011101100111七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)按步驟操作后,輸出與理論結(jié)果相吻合。計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔六實(shí)驗(yàn)題目：運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉74LS181函數(shù)功能發(fā)生器的功能,提高器件在系統(tǒng)中應(yīng)用的能力2、熟悉運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路3、完成幾種算邏運(yùn)算操作,加深對運(yùn)算器工作原理的理解二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按圖6-1所示參考框圖自行設(shè)計(jì)一個(gè)能完成表6-1所列補(bǔ)碼運(yùn)算指令的運(yùn)算器〔為簡單化電路,進(jìn)位和結(jié)果觸發(fā)器可以不設(shè)置。選擇適當(dāng)元件,畫出詳細(xì)實(shí)驗(yàn)電路邏輯圖〔包括對開關(guān)的定義,并組裝成電路。表6-1：指令助記符代碼功能加減加1減1ADDSUBINRDCR1001011000001111邏輯與取反左移ANACMASHL101101011100取反左移在電路上進(jìn)行表6-1中指令的手動(dòng)單指令操作〔操作數(shù)、指令碼由數(shù)據(jù)開關(guān)輸入。設(shè)計(jì)提示：1、運(yùn)算器的輸入緩存器、分別用一片74LS161來實(shí)現(xiàn),但只用到74LS161的置數(shù)功能,禁止其計(jì)數(shù)功能。2、用一片74LS273作為運(yùn)算器操作指令寄存器,只用到6位。3、用一片74LS244控制運(yùn)算器的運(yùn)算結(jié)果能否送總線。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)和+5V直流穩(wěn)壓電源各一臺(tái)。2、器件由附錄A"集成電路清單"內(nèi)選用。四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖1、四位函數(shù)功能發(fā)生器〔ALU74LS181的功能74LS181通過"控制參數(shù)"～和"模式控制",可對兩個(gè)輸入操作數(shù)完成32種算、邏運(yùn)算,并可以工作于正邏輯輸入輸出或負(fù)邏輯輸入輸出方式〔本實(shí)驗(yàn)為正邏輯方式?？刂贫藭r(shí),屬算術(shù)運(yùn)算；時(shí),屬邏輯運(yùn)算。進(jìn)位采用補(bǔ)碼形式輸入輸出,電路亦可進(jìn)行數(shù)的比較運(yùn)算。其操作功能可查閱實(shí)驗(yàn)五中的功能表。2、數(shù)據(jù)傳送通路實(shí)驗(yàn)電路方案運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的重要部件,它的核心是ALU函數(shù)功能發(fā)生器,其次還要有存放操作數(shù)和運(yùn)算中間結(jié)果的寄存器、移位門、傳送數(shù)據(jù)的總線等部件,在不同的控制信號下,運(yùn)算器完成不同的運(yùn)算功能。如圖6-1所示。圖6-1運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路框圖在圖6-1中,、為存放兩個(gè)現(xiàn)行操作數(shù)的緩沖寄存器。其中兼作存放中間結(jié)果的累加器,并給予顯示。它們僅接收來自總線的數(shù)據(jù)信息,送入ALU進(jìn)行算、邏運(yùn)算。ALU輸出經(jīng)移位門,將運(yùn)算結(jié)果送入總線。移位門掛總線是發(fā)送源,需用三態(tài)門作隔離器,可采用74LS244兼作移位門和隔離器。實(shí)驗(yàn)中,為減少模擬開關(guān)占用量,可在總線上掛一個(gè)指令寄存器,存放ALU的控制信息～、、。五、實(shí)驗(yàn)步驟按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并連接電路,1、送指令到IR：K0、K2置一,K1置零；D7D6D5D4端輸入指令代碼,D3D2開關(guān)置相應(yīng)功能對應(yīng)的狀態(tài)；按下A1。2、送初始A數(shù)據(jù)：K0、K2置一,K1置零；D7D6D5D4端輸入A數(shù)；按下A2。3、送B數(shù)據(jù)：K0、K2置一,K1置零；D7D6D5D4端輸入B數(shù)；按下A3。4、輸出結(jié)果存到A中：K0、K1置一,K2置零；按下A2。七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析、實(shí)驗(yàn)小結(jié)實(shí)驗(yàn)電路圖真值表指令助記符代碼功能CnMABF加減加1減1ADDSUBINRDCR100101100000111110010000001000110010001100010001000100010011001000110010邏輯與取反左移ANACMASHL101101011100取反左移××1110001000001110000100010001000011101100八、實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄、實(shí)驗(yàn)小結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果相同計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)〔七實(shí)驗(yàn)題目：手動(dòng)及自動(dòng)運(yùn)算器成績：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通路2、用手動(dòng)及自動(dòng)方式分別完成幾種算邏運(yùn)算操作,加深對運(yùn)算器工作原理的理解二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、直接調(diào)用IR和ALU模塊,設(shè)計(jì)能完成實(shí)驗(yàn)六中表6-1所列運(yùn)算的手動(dòng)運(yùn)算器〔為簡單化電路,進(jìn)位和結(jié)果觸發(fā)器可以暫不設(shè)置。畫出詳細(xì)實(shí)驗(yàn)電路邏輯圖〔包括對開關(guān)的定義,并組裝成電路。在電路上進(jìn)行表6-1八種指令的手動(dòng)單指令操作〔操作數(shù)、指令碼由數(shù)據(jù)開關(guān)輸入。設(shè)計(jì)提示：指令寄存器模塊IR和ALU模塊所需的控制信號已經(jīng)列出并印在實(shí)驗(yàn)箱操作面板上,請從中選用需要的控制信號。2、在第1中手動(dòng)運(yùn)算器的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)箱提供的～來定序〔實(shí)驗(yàn)臺(tái)左下方固定印刷電路輸出,設(shè)計(jì)并組裝自動(dòng)控制電路,分別進(jìn)行加減法指令的自動(dòng)單次操作。設(shè)計(jì)提示：根據(jù)手動(dòng)操作的步驟,合理利用～,產(chǎn)生取代手動(dòng)操作中的控制電平和打入脈沖的控制信號。三、實(shí)驗(yàn)儀器及器材1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)和+5V直流穩(wěn)壓電源各一臺(tái)2、器件由附錄A"集成電路清單"內(nèi)選用四、實(shí)驗(yàn)電路原理〔實(shí)驗(yàn)電路原理圖參考實(shí)驗(yàn)六中的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖6-1,直接調(diào)用實(shí)驗(yàn)箱中的ALU模塊和IR模塊,并用實(shí)驗(yàn)箱提供的工作脈沖,實(shí)驗(yàn)手動(dòng)方式和自動(dòng)方式的運(yùn)算器。在計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程中,經(jīng)常要根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和進(jìn)位輸出來決定程序的流程,可從ALU的的端輸出判斷信息,分別是打入進(jìn)位位和結(jié)果觸發(fā)器。當(dāng)N位數(shù)運(yùn)算結(jié)果超出N位所能表示的數(shù)的范圍時(shí),即發(fā)生了