计算机组成原理实验指导书.docx
- 文档编号:3090963
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:26
- 大小:339.85KB
计算机组成原理实验指导书.docx
《计算机组成原理实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机组成原理实验指导书.docx(26页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
计算机组成原理实验指导书
实验一8位算术逻辑运算实验
一、实验目的
1、掌握算术逻辑运算器单元ALU(74LS181)的工作原理。
2、掌握简单运算器的数据传送通路组成原理。
3、验证算术逻辑运算功能发生器74LSl8l的组合功能。
4、按给定数据,完成实验指导书中的算术/逻辑运算。
二、实验内容
1、实验原理
实验中所用的运算器数据通路如图1.1所示。
其中运算器由两片74LS181以并/串形成8位字长的ALU构成。
运算器的输出经过一个三态门74LS245(U33)到ALUO1插座,实验时用8芯排线和内部数据总线BUSD0~D7插座BUSI~6中的任一个相连,内部数据总线通过LZDO〜LZD7显示灯显示;运算器的两个数据输入端分别由二个锁存器74LS273(U29、U30)锁存,两个锁存器的输入并联后连至插座ALUBUS,实验时通过8芯排线连至外部数据总线EXD0~D7插座EXJI〜EXJ3中的任一个;参与运算的数据来自于8位数据开并KD0~KD7,并经过一三态门74LS245(U51)直接连至外部数据总线EXD0~EXD7,通过数据开关输入的数据由LD0~LD7显示。
图1.1中算术逻辑运算功能发生器74LS18I(U3I、U32)的功能控制信号S3、S2、SI、S0、CN、M并行相连后连至SJ2插座,实验时通过6芯排线连至6位功能开关插座UJ2,以手动方式用二进制开关S3、S2、S1、S0、CN、M来模拟74LSI8I(U31、U32)的功能控制信号S3、S2、S1、S0、CN、M;其它电平控制信号LDDRI、LDDR2、ALUB'SWB'以手动方式用二进制开关LDDRI、LDDR2、ALUB、SWB来模拟,这几个信号有自动和手动两种方式产生,通过跳线器切换,其中ALUB'、SWB'为低电平有效,LDDRI、LDDR2为高电平有效。
另有信号T4为脉冲信号,在手动方式下进行实验时,只需将跳线器J23上T4
与手动脉冲发生开关的输出端SD相连,按动手动脉冲开关,即可获得实验所需的单脉冲。
2、实验接线
本实验用到4个主要模块:
(1)低8位运算器模块
(2)数据输入并显示模块
(3)数据总线显示模块
(4)功能开关模块(借用微地址输入模块)。
根据实验原理详细接线如下:
(1)ALUBUS连EXJ3;
(2)ALU01连BUSl;
(3)SJ2连UJ2;
(4)跳线器J23上T4连SD;
(5)LDDRI、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边(手动方式);
(6)AR跳线器拨在左边,同时开关AR拨在“1”电平。
3、实验步骤
(1)连接线路,仔细查线无误后,接通电源。
(2)用二进制数码开关KD0〜KD7向DRI和DR2寄存器置数。
方法:
关闭ALU4输出三态门(ALUB'1),开启输入三态门(SWB'0),输入脉冲T4按手动脉冲发生按钮产生。
设置数据开关具体操作步骤图示如下:
说明:
LDDRl、LDDR2、ALUB'、SWB'四个信号电平由对应的开关LDDRl、
LDDR2、ALUB、SWB给出,拨在上面为“1”,拨在下面为“0”,电平值由对应的显示灯显示,T4由手动脉冲开关给出。
(3)检验DRl和DR2中存入的数据是否正确,利用算术逻辑运算功能发生器
74LSl8l的逻辑功能进行验算,即M=1。
具体操作如下:
关闭数据输入三态门SWB'1,打开ALU输出三态门ALUB'0,当置S3、S2、S1、SO、M为11111时,总线指示
灯显示DR1中的数,而置成10101时总线指示灯显示DR2中的数
(4)验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能(采用正逻辑)
在给定DRI=35、DR2=48的情况下,改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置,观察运算器的输出,填入实验报告表中,并和理论分析进行比较、验证。
三、实验电路
本实验中使用的运算器数据通路如图1.1所示。
四、74LS181功能表
实验中用到的运算器74LS181功能表如表1.1所示。
表1.1运算器74LS181功能表(正逻辑)
S3S2S1
S0
M=0(算数运算)
M=1
(逻辑运算)
Cn=1
无进位
Cn=0
有进位
0
0
0
0
F=A
F=A加1
F=A
0
0
0
1
F=A+B
F=(A+B)加1
F=(A+B)
0
0
1
0
F=A+B
F=(A+B)力口1
F=A*B
0
0
1
1
F=M1
F=0
F=0
0
1
0
0
F=A加(A*B)
F=A加(A*B)力口1
F=(A*B)
0
1
0
1
F=(A+B)加(A*B)
F=(A+B)加(A*B)加1
F=B
4位ALU
0
1
1
0
F=A减B减1
F=A减B
F=(A®B)
0
1
1
1
F=(A*B)减1
F=(A*B)
F=(A*B)
1
0
0
0
F=A加A*B
F=A加A*B加1
F=A+B
1
0
0
1
F=A加B
F=A加B加1
F=(A®B)
1
0
1
0
F=(A+B)力口A*B
F=(A+B)加A*B加1
F=B
1
0
1
1
F=A*B减1
F=A*B
F=A*B
1
1
0
0
F=A加A
F=A加A加1
F=1
1
1
0
1
F=(A+B)力口A
F=(A+B)加A加1
F=A+B
1
1
1
0
F=(A+B)力口A
F=(A+B)力口A力口1
F=A+B
1
1
1
1
F=A减1
F=A
F=A
其中:
“+”表示或运算;“*”表示与运算;“①”表示异或运算
匚
££§龙雪
第勺器〔5
-
S-vri^<|<^i寸W^asfir^H£Q田£00EH
30宀ZET屮9A-—
-?
<<<<<^<|mQ
..■■.>«■>>__>■—-■>..4-.■■-■»■»■■■=■"■■■!
rT~,,-B-v,,T---""-^
R
0
寸一
列
D
7f
Q1zmg]<<<<
K-S
QShDa
■X.'
g
i广.
-F
o—rjr*ioiecN—oizc*1!
C< oSSSa^nQ|§ g u p r-j 0—k寻巧9E RaRHHHHtEi 路通据数器算运11图 五、实验数据 1实验数据记录 加数1 DR1 加数2 DR2 S3S2S1SO M=0(算术运算) M=1 (逻辑运算) Cn=1 无进位 Cn=0 有进位 35 48 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= 2、理论计算结果 加数1 DR1 加数2 DR2 S3 S2 S1 S0 M=0(算术运算) M=1 (逻辑运算) Cn=1 无进位 Cn=0 有进位 0 0 0 0 F=(35) F=(36) F= (CA) 0 0 0 1 F=(7D) F=(7E) F= (82) 0 1 0 1 F=(B2) F=(B3) F= (B7) 0 1 1 1 F=(34) F=(35) F= (35) 35 48 1 0 1 1 F=(FF) F=(00) F= (00) 1 1 0 0 F=(6A) F=(6B) F= (FF) 1 1 0 1 F=(B2) F=(B3) F= (B7) 1 1 1 1 F=(34) F=(35) F= (35) 六、思考题 1、在向DR1和DR2寄存器置数时S3、S2、S1、SO、M、Cn如何设置? 2、DR1置数完成后,如果不关闭控制端,LDDR1会怎样? 3•为什么在读取74LS181的输出结果时要打开输出三态门的控制端ALUB'? 实验二带进位控制8位算术逻辑运算实验 一、实验目的 1、验证带进位控制的算术逻辑运算发生器74LSI8I的功能。 2、按指定数据完成几种指定的算术运算。 二、实验内容 1、实验原理 带进位控制运算器的实验原理如图2.1所示,在实验一的基础上增加进位控制部分,其中高位74LS181(U31)的进位CN4通过门UN4E、UN2C、UN3B进入UN5B的输入端D,其写入脉冲由T4和AR信号控制,T4是脉冲信号,在手动方式下进行实验时,只需将跳线器J23上T4与手动脉冲发生开关的输出端SD相连,按动手动脉冲开关,即可获得实验所需的单脉冲。 AR是电平控制信号(低电平有效),可用 于实现带进位控制实验。 从图中可以看出,AR必须为“0”电平,D型触发器74LS74 (UN5B)的时钟端CLK才有脉冲信号输入。 才可以将本次运算的进位结果CY锁 存到进位锁存器74LS74(UN5B)中。 2、实验接线 实验连线 (1)〜(5)同实验一,详细如下: (1)ALUBUS~连EXJ3; (2)ALUO1连BUSI; (3)SJ2连UJ2; (4)跳线器J23上T4连SD; (5)LDDRI、LDDR2、ALUB、SWB四个跳线器拨在左边(手动方式); (6)AR、299B跳线器拨在左边,同时开关AR拨在“0'电平,开关299B拨在“1”电平; (7)J25跳线器拨在右边。 (8)总清开关拨在“1”电平。 若总清开关拨在“0”电平,Cy清零。 3、实验步骤 (1)仔细查线无误后,接通电源。 (2)用二进制数码开关KDO〜KD7向DRl和DR2寄存器置数。 方法: 关闭ALU输出三态门ALUB=1,开启输入三态门SWB=O,输入脉冲T4 按手动脉冲发生按钮产生。 如果选择参与操作的两个数据分别为 55H、AAH
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机 组成 原理 实验 指导书