影视原理实验指导书学生版201211.doc

实验一 运算器组成实验 一、实验目的 1、学习数据信息的表示方法，熟练掌握几种四则运算方法。 2、掌握运算器的工作原理及其组成结构，学习运算器的设计方法。 3、熟悉简单运算的数据传送通路。 4、验证运算器功能发生器(74LS181)的组合功能。 二、实验设备 TWL-PCC计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC微机一台（选配）。 三、实验原理 本实验中所用的运算器数据通路图如图1.1所示。 本通路图中运算器单元由算术逻辑运算单元（ALU）、两个字长的工作暂存器TR1和TR2及一个8位的输出三态门组成。其中ALU是由两片74LS181以并-串型构成的8位字长的算术逻辑运算单元。两个芯片的控制端S3、S2、S1、S0、M相应的控制信号相互并到一起由排针引出至外部。74LS181的功能表见表1-1。 参与运算的两数据暂存器TR1和TR2由锁存器74LS273来实现。当C_TR1或C_TR2为高电平时，此时来一个T4脉冲，内总线上的数据即被打入到相应的暂存器中。运算器的运算结果数据输出经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，此三态门输出由一个B_ALU控制信号控制，当B_ALU为低电平（0）时，运算器的运算结果输出至内总线上，而为高电平（1）时，则输出高阻态，不影响内总线上的其他数据。 图1.1 运算器数据通路图 “输入设备单元”的8位数据开关经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，该三态门的输出由B_SW和RD控制信号相或得出，当或的结果为低电平（0）时，数据开关所置的数据输出至内总线上。 “数据总线”单元上的总线数据显示灯已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。运算器单元所须的T4脉冲信号连接至该单元的T4排针端。实验时，微动开关KK2的输出KK2+连接到该单元的T4排针端，按动一下微动开关，即可获得一个单脉冲信号。此实验中的其他S3、S2、S1、S0、M、CN、C_TR1、C_TR2、B_ALU、B_SW、RD等都为电平信号，将他们连接到“开关组单元”中的二进制数据开关上来模拟不同的电平状态。“开关组单元”的SW1--SW17为相互独立的二进制数据开关，开关向上时为0，开关向下时为1。 表1.1 74LS181的逻辑功能表 输入为A和B，输出为F，为正逻辑 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=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)加1 F=AB 0 0 1 1 F=0减1 F=0 F=0 0 1 0 0 F=A加AB F=A加AB加1 F=AB 0 1 0 1 F=AB加(A+B) F=AB加(A+B)加1 F=B 0 1 1 0 F=A减B减1 F=A减B F=A⊕B 0 1 1 1 F=AB减1 F=AB F=AB 1 0 0 0 F=A加AB F=A加AB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=AB加(A+B) F=AB加(A+B)加1 F=B 1 0 1 1 F=AB减1 F=AB F=AB 1 1 0 0 F=A加A F=A加A加1 F=1 1 1 0 1 F=A加(A+B) F=A加(A+B)加1 F=A+B 1 1 1 0 F=A加(A+B) F=A加(A+B)加1 F=A+B 1 1 1 1 F=A减1 F=A F=A 当向TR1或TR2工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。本TWL-PCC计算机组成原理实验系统中的所有LED指示灯均为亮时所示状态为高电平（1），灯不亮时所示其状态为低电平（0）。 四、实验步骤 1、连接实验线路。参考实验连线图见图1.2。仔细检查无误后，接通电源。 图1.2 运算器组成实验接线图 2、先置相关的控制信号为初始态，即使运算器和输入设备的输出都为高阻态（B_ALU=1、B_SW=1）,,暂存器TR1和TR2的门控信号都为低电平（C_TR1=0、C_TR2=0）B_SW=0）,C_TR1=1）C_TR1=0）B_SW=0）,C_TR2=1）C_TR2=0）B_SW=1），打开运算器的数据输出三态门（B_ALU=0）,.1其逻辑功能表。 如：先检验TR1和TR2中打入的数是否正确，可将S3、S2、S1、S0及M分别置为1、1、1、1、1时总线上显示的为TR1中的数；置成1、0、1、0、1时则显示的为TR2中的数。 五、实验要求 1、做好预习，掌握ALU的功能特性，并熟悉本实验中