计算机组成原理实验报告..doc

计算机组成原理实验报告册 计算机组成原理实验报告册 课程名称 计算机组成原理 院 别 计算机学院 专 业 计算机技术与应用 年 级 2011级 学 号 201124131147 学生姓名 黎庆强 指导教师 蔡文伟 学 期 2012-2013学年第1学期 实验一 运算器实验：算术逻辑运算实验 实验目的与要求： 1、了解运算器的组成结构； 2、掌握算术逻辑运算器的工作原理； 3、掌握简单运算器的数据传送通道； 4、验算由74LS181等组合逻辑组成的运算发生器的组合功能； 二、实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三、实验原理 图1 运算器数据通路图 实验中所用的运算器数据通路图如上图所示。图中所示的是由两片 74LS181 芯片以并/串形式构成的 8 位字长的运算器。右方为低 4 位运算芯片，左方为高 4 位运算芯片。低位芯片的进位输出端 Cn+4 与高位芯片的进位输入端 Cn 相连，使低 4 位运算产生的进位送进高 4位运算中。低位芯片的进位输入端 Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。 两个芯片的控制端 S0～S3 和 M 各自相连，其控制电平见下表。 表1 74LS181逻辑功能表 为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器 DR1、DR2（用锁存器 74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到 DR1 或 DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端 LDDR1 或 LDDR2 须为高电平。当 T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进 DR1 或 DR2 中了。 为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用 74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门 74LS245 的控制端 ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。 数据输入单元(实验板上印有 INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为 SW-B，取低电时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。 总线数据显示灯（在 BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。 控制信号中除 T4 为脉冲信号，其它均为电平信号。 由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的 T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关 KK2 的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCH UNIT”单元中的二进制数据开关来模拟，其中 Cn、ALU-B、SW-B 为低电平有效，LDDR1、LDDR2 为高电平有效。 对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向 DR1、DR2 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。 四、实验内容 1、输入数据通过三态门74LS245后送往数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。 2、向DR1（或DR2）中置数，经ALU直传后，经过三态门245送入数据总线，在数据显示灯和数码显示管LED上显示。 3、将输入DR1和DR2中的两个数进行算术逻辑运算，验证ALU的功能，结果在数据显示灯和数码显示管LED上显示。 五、实验步骤 1．按图 2连接实验电路并检查无误。图中需要连接的信号线已用小圆圈标明。 图2 总线数据显示连线图 2．开电源开关。 3．用输入开关向暂存器 DR1 置数65H。 ①拨动输入开关形成二进制或其它数值）。（数据显示灯亮为0，灭为1）。 ②使 SWITCH UNIT 单元中的开关 SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。 ③按动微动开关 KK2，则将二进制数置入 DR1 中。 4．用输入开关向暂存器 DR2 置数A7H。 ①拨动输入开关形成二进制数或其它数值）。 ②SW-B=0、ALU-B=1 保持不变，改变 LDDR1、LDDR2，使 LDDR1=0、LDDR2=1。 ③按动微动开关 KK2，则将二进制数置入 DR2 中。 5．检验 DR1 和 DR2 中存的数是否