华中科技大学-组成原理实验报告-运算器组成实验.docVIP

课程实验报告

课程名称：计算机组成原理

专业班级：信息安全1003班

学号：U201014669

姓名：蒋志斌

同组成员：张源信

报告日期：2012年5月

计算机科学与技术学院

目录

TOC\o1-3\h\u11522一、实验名称 3

30882二、实验目的 3

24648三、实验设备 3

2936四、实验任务 3

24176五、预备知识 4

141061、运算器的相关知识 4

27762、注意事项： 5

16158六、设计思路、电路实现与电路分析说明 5

311611、任务分析 5

209452、设计思路 7

182453、电路实现与详细分析说明 8

28004七、实验结果的记录与分析 10

10372八、实验中碰到的问题及解决办法 11

27612九、收获与体会 11

3101十、参考书目 12

一、实验名称

实验名称：运算器组成实验

二、实验目的

1、掌握带累加器的运算器实验

2、掌握溢出检测的原理及实现方法

3、理解有符号数和无符号数运算的区别

4、理解基于补码的加\减运算实现原理

5、熟悉运算器的数据传输通路

6、利用74181和74182以及适当的门电路和多路选择器设计一个运算，要求支持有符号数和无符号数的运算支持补码加减法运算，支持有符号数溢出检测等功能

三、实验设备

JZYL—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台

芯片：74LS181运算器芯片 2片

74LS3738D锁存器 3片

四、实验任务

自己设计一个电路和利用实验参考电路进行实验，实验要求先将多个运算数据事先存入存储器中，再由地址选中，选择不同的运算指令，进行运算，并将结果显示，还可以进行连续运算和移位，最后将最终结果写入到存储器中。

五、预备知识

1、运算器的相关知识

运算器是对数据进行加工处理的部件，它具体实现数据的算术运算和逻辑运算，所以又称算术逻辑运算部件，简称ALU，它是中央处理器的重要组成部分。计算机中的运算器结构一般都包含如下几个部分：加法器、一组通用寄存器、输入数据选择电路和输出数据控制电路等。74LS181能执行16种算术运算和16种逻辑运算，当工作方式控制端（M）为低电平时执行算术运算，当工作方式控制端（M）为高电平时执行逻辑运算，运算功能由功能选择端（S0-S3）决定。

对74LS181的说明：

引出端符号：

运算数输入端（低电平有效）

运算器输入端（低电平有效）

进位输入端

进位输出端

运算输出端（低电平有效）

工作方式控制

功能选择

2、注意事项：

1）74LS181的输入和输出应按顺序，不能接乱或接反。

2）实验中的开关较多，实验时若记不清楚就容易因混乱而发生错误，因此对于用不到的引脚就不用接开关了。

六、设计思路、电路实现与电路分析说明

1、任务分析

方案选择：这个实验既可以自己设计电路，也可以参考老师所给的电路。我们选择了参考老师所给的参考电路。

芯片选择与分析：根据方案的示意图，方案需要用到两片74LS181芯片和三片74LS373芯片。其中74LS181做数据运算器，74LS373做数据锁存器。

各芯片介绍如下：

1）74LS373：74LS373是一个8D锁存器。当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。

引出端符号：

D0～D7数据输入端

OE三态允许控制端（低电平有效）

LE锁存允许端

O0~O7输出端

74LS373管脚图

74LS373真值表

Dn

LE

OE

On

H

H

L

H

L

H

L

L

X

L

L

Q0

X

X

H

高阻态

2）74LS181：74LS181是一个四位运算器。实验中要用多个如下图所示的异或门来实现数据的奇偶校验。

74LS181管脚图

2、设计思路

将两片74LS181通过373连在一起，通过373的锁存功能实现八