实验指导书计算机组成原理..doc

●李英 王强 编 ●杨勇 审 《计算机组成原理》 实 验 指 导 书 东华理工学院自编教材 20080XX 计算机组成原理 实 验 指 导 书 编写：李英 王强 审校：杨勇 东华理工大学信工学院 二○○八年十月 目 录 实验一 运算器数据通路实验………………………………………….………………..1 实验二 总线存储器实验………………………………………………………………..11 实验三 运算器仿真实验…………………………………………………….………….20 实验四 存储器仿真实验…………………………………………………….………….25 实验五 输入输出接口仿真实验……………………………………………….……….29 实验六 数据通路仿真实验………………………………………………………….….34 实验七 微程序实验……………………………………………………………………..38 实验一 运算器数据通路实验 一、实验预习 1、复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理。 2、复习74LS181的工作原理，熟悉各管脚的逻辑功能。 3、按实验原理要求设计运算器，画出逻辑电路图及实验连线图。 4、预先拟订好实验步骤，考虑好可能产生的故障，并想好采取哪些实验技术手段进行排除。 5、74LS181是一个带有输入函数发生器的四位并行加法器，如果要进行8位或更多位的运算，应如何处理？ 6、实验中挂在总线上的器件（如运算器、寄存器、开关等）向总线发信息时应注意些什么问题？ 二、实验目的 1、熟悉74LS181函数功能发生器的功能，提高器件在系统中应用的能力。 2、熟悉运算器的数据传送通路。 3、完成几种算术/逻辑运算器操作，加深对运算器工作原理的理解。 三、实验仪器 实验仪器： 1、综合硬件公共箱NS-GG1 2、逻辑电路搭试板NS-DS1 3、接线工具和连接导线 实验器件： 1、四位函数功能发生器74LS181 2片 2、八D锁存器74LS373 1片 3、八D触发器74LS273 2片 4、八缓冲器74LS244 1片 器件介绍： 1、八D锁存器74LS373 2、八D触发器74LS273 3、八缓冲器74LS244 四、实验原理 1．运算器基本结构 运算器是计算机中对数据进行加工处理的部件，是中央处理单元（CPU）的主要组成部分之一。运算器基本结构一般由算术逻辑运算单元（ALU）、输入数据选择电路、通用寄存器组、输出数据控制电路等组成。如图（1-4） 算术逻辑运算单元（ALU）：是对操作数进行算术运算和逻辑运算的器件。在各种运算中，相加操作是基本的操作；相减可通过取补和相加操作来实现；乘法和除法则可通过相加、移位、取补等基本操作来完成。至于逻辑运算则可用逻辑门来完成。 通用寄存器组：它由若干寄存器构成，主要用来暂时存放参加运算的数据和运算结果或中间结果。 输入数据选择电路：是对送入运算器的数据进行选择和控制。 输出数据控制电路：是对运算器输出数据进行控制。 图1-4 运算器基本结构 2．四位算术逻辑单元（ALU）74LS181的功能 74LS181是一个带有输入函数发生器的四位并行加法器。它可以对两个四位二进制数进行16种算术运算，也可以对四对信息进行16种逻辑运算。如图（）所示为74LS181方框图和引脚图 现将它外部引脚分为输入和输出二部分进行说明 （1）输入信号 操作数：A3；A2；A1；A0， B3；B2；B1；B0，低位进位位Cn。A、B为两个四位二进制运算数据。Cn为来自低位进位位如Cn=0有进位，Cn=1无进位。 操作功能控制编码：S3；S2；S1；S0。S3～S0共有16种编码，每一种编码都对应一种操作。 算术/逻辑控制模式：M，当M=0时为算术运算，M=1时为逻辑运算。 （2）输出信号 运算结果：F3；F2；F1；F0为运算结果值，Cn+4为结果进位输出。 “A=B”输出端：判别A、B两操作数是否相等。 超前进位连接信号：P；G，主要提供全超前进位74182连接使用。 图1-5 74LS181引脚图 图1-6 74LS181方框图 表1-2 74LS181功能表