计算机组成原理实验之运算器和存储器实验.pdfVIP

实验一运算器实验

一、实验目的：

．掌握运算器的组成及工作原理；1

2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操

作的具体实现过程；

3．验证带进位控制的74LS181的功能。

二、实验设备：

EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。

三、预习要求：

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预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。

四、实验原理：

运算器的结构框图如图1-1示。

图1-1运算器的结构框图

算术逻辑单元ALU是运算器的核心。此处由四片74LS181（U7、U8、U9、U10）

以并／串形式构成16位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运

算，74LS181有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平

方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。算术逻辑单元ALU是74LS181的功能

控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。高电平方式的74LS181的功能、管脚分配

和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。

四片74LS273（U3、U4、U5、U6）构成两个16位数据暂存器，其控制信号分别为

LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据

被送入暂存器保存。74LS273的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3

两个三态门74LS244（U11、U12）作为运算器的输出缓冲器由ALU-G信号控制，

ALU-G为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G为“1”时，三态门

关闭，此时其输出呈高阻。其管脚分配和引出端功能符号详见图1-4。

74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示

逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号

“减”表示算术减运算。

选择M=1M=0算术操作

S3S2S1S0逻辑操作Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）

0000F=/AF=AF=A加1

0001F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加1

0010F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加1

0011F=0F=－1F=0

0100F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加A*/B加1

0101F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B)加A*/B加1

0110F=(/A*B+A*/B)F=A减B减1F=A减B

0111F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B

1000F=/A+BF=A加A*BF=A加A*B加1

1001F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1

1010F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加1

1011F=A*BF=A*B减1F=A*B

1100F=1