運算器實驗實驗報告（計算機組成原理）范文

1、運算器實驗實驗報告（計算機組成原理） 西安財經(jīng)學院 信息學院 計算機組成原理 實驗報告 實驗名稱 運算器實驗 實驗室 實驗樓 418 實驗日期 第一部分 8 位算術(shù)邏輯運算實驗 一、實驗?zāi)康?1、掌握算術(shù)邏輯運算器單元 alu（74ls181）的工作原理。 2、掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理。 3、驗證算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器 74lsl8l 的組合功能。 4、按給定數(shù)據(jù)，完成實驗指導(dǎo)書中的算術(shù)邏輯運算。 二、實驗內(nèi)容 1 、實驗原理 實驗中所用的運算器數(shù)據(jù)通路如圖 11 所示。其中運算器由兩片 74ls181以并/串形成 8 位字長的 alu 構(gòu)成。運算器的輸出經(jīng)過一個三態(tài)門 74ls2

2、45(u33)到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 busd0d7 插座 bus12 中的任一個（跳線器 ja3 為高阻時為不接通），內(nèi)部數(shù)據(jù)總線通過 lzd0lzd7 顯示燈顯示；運算器的兩個數(shù)據(jù)輸入端分別由二個鎖存器 74ls273（u29、u30）鎖存，兩個鎖存器的輸入并聯(lián)后連至內(nèi)部總線 bus，實驗時通過 8 芯排線連至外部數(shù)據(jù)總線 exd0d7 插座exj1exj3 中的任一個；參與運算的數(shù)據(jù)來自于 8 位數(shù)據(jù)開并 kd0kd7，并經(jīng)過一三態(tài)門 74ls245（u51）直接連至外部數(shù)據(jù)總線 exd0exd7，通過數(shù)據(jù)開關(guān)輸入的數(shù)據(jù)由 ld0ld7 顯示。 圖 1-1 中算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器 74ls18

3、1（u31、u32）的功能控制信號s3、s2、s1、s0、cn、m 并行相連后連至 6 位功能開關(guān)，以手動方式用二進制開關(guān) s3、s2、s1、s0、cn、m 來模擬 74ls181（u31、u32）的功能控制信號s3、s2、s1、s0、cn、m；其它電平控制信號 lddr1、lddr2、alub、swb以手動方式用二進制開關(guān) lddr1、lddr2、alub、swb 來模擬，這幾個信號姓名 學號 班級 年級 指導(dǎo)教師 李 芳 有自動和手動兩種方式產(chǎn)生，通過跳線器切換，其中 alub、swb為低電平有效，lddr1、lddr2 為高電平有效。 另有信號 t4 為脈沖信號，在手動方式下進行實驗時，

4、只需將跳線器 j23 上t4 與手動脈沖發(fā)生開關(guān)的輸出端 sd 相連，按動手動脈沖開關(guān)，即可獲得實驗所需的單脈沖。 2 、實驗接線 a.本實驗用到 4 個主要模塊： （1）低 8 位運算器模塊；（74ls181 芯片 2 片 74ls273 芯片 2 個，分別存放數(shù)據(jù) a 和 b） （2）數(shù)據(jù)輸入并顯示模塊；（kd0kd7） （3）數(shù)據(jù)總線顯示模塊；（ld0ld7） （4）功能開關(guān)模塊（借用微地址輸入模塊，s0s3，m，cn） b.控制方式：手動控制方式； c.脈沖信號：t4，將跳線器 j23 上 t4 與手動脈沖發(fā)生開關(guān)的輸出端 sd 相連，按動手動脈沖開關(guān)，即可獲得實驗所需的單脈沖信號。

5、d.控制信號：由跳線撥決定，跳線撥在上面為1，撥在下面為0，電平值由對應(yīng)的顯示燈顯示。 e.根據(jù)實驗原理詳細接線如下： （1）j20,j21,j22,接上短路片， （2）j24，j25，j26 接左邊； （3）j27,j28 右邊； （4）j23 置右邊 t4 選 sd （5）ja5 置接通； （6）ja6 置手動； （7）ja3 置接通； （8）ja1,ja2,ja4 置高阻； （9）ja8 置上面微地址； （10）exj1 接 bus3； 高有效信號 運算器運算方式：s0s3，m,cn；鎖存器控制：lddr1、lddr2； 低有效信號 輸入控制臺：swb 運算器輸出?制：alub （11）

6、開關(guān) ce 、ar 置 1； 說明：lddr1、lddr2、alub、swb四個信號電平由對應(yīng)的開關(guān) lddr1、lddr2、alub、swb 給出， t4 由手動脈沖開關(guān)給出。 ar 為算術(shù)運算時是否影響進位及判零標志控制位，低電平有效。 f.實驗原理圖 3 、實驗預(yù)習 （1）用二進制數(shù)碼開關(guān) kd0kd7 向 dr1 和 dr2 寄存器置數(shù)。 alu 輸出三態(tài)門（alub置 1），目的是關(guān)閉輸出三態(tài)門； sw 輸入三態(tài)門（swb 置 0），目的是開啟輸入三態(tài)門； 令 lddr1= 1 ，lddr2= 0 ，通過 kd0-kd7 開關(guān)輸入數(shù)據(jù) 35h，按動手動脈沖發(fā)生按鈕，將數(shù)據(jù) 35h 置

7、入 dr1 寄存； 令 lddr1= 0 ，lddr2= 1 ，通過 kd0-kd7 開關(guān)輸入數(shù)據(jù) 48h，按動輸入控制臺 （kd0kd7) alu 181 alu 181 dr1 273 dr2 273 a 低四位 b 高四位 b 低四位 a 高四位 三態(tài)門 245 ld0ld7 手動脈沖發(fā)生按鈕，將數(shù)據(jù) 48h 置入 dr2 寄存。 （2） 檢驗 dr1 和 dr2 中存入的數(shù)據(jù)是否正確。 具體方法：利用算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器 74ls181 的邏輯功能，即 m=1 。通過正確的邏輯運算，能夠依次讀出 dr1 和 dr2 的數(shù)據(jù)。 實現(xiàn)過程為：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門 swb 1 ，打開 alu

8、 輸出三態(tài)門alub 0 ，當置 s3、s2、s1、s0、m 為 11111 時，總線指示燈顯示 dr1 中的數(shù)，而置成 10101 時，總線指示燈顯示 dr2 中的數(shù)。 4 、實驗步驟 （1）連接線路，仔細查線無誤后，接通電源。 （2）用二進制數(shù)碼開關(guān) kd0kd7 向 drl 和 dr2 寄存器置數(shù)。 方法：關(guān)閉 alu 輸出三態(tài)門(alub=1)，開啟輸入三態(tài)門(swb=0)，輸入脈沖 t4 按手動脈沖發(fā)生按鈕產(chǎn)生。設(shè)置數(shù)據(jù)開關(guān)具體操作步驟圖示如下： 說明：lddrl、lddr2、alub、swb四個信號電平由對應(yīng)的開關(guān) lddrl、 lddr2、alub、swb 給出，撥在上面為1，撥

9、在下面為0，電平值由對應(yīng)的顯示燈顯示，t4 由手動脈沖開關(guān)給出。 （3）檢驗 drl 和 dr2 中存入的數(shù)據(jù)是否正確，利用算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器 74lsl 8l 的邏輯功能進行驗算，即 m=1。具體操作如下：關(guān)閉數(shù)據(jù)輸入三態(tài)門 swb=1，打開 alu 輸出三態(tài)門 alub=0，當置 s3、s2、s1、s0、m 為 11111時，總線指示燈顯示 dr1 中的數(shù)，而置成 10101 時總線指示燈顯示 dr2 中的數(shù)。 （4）驗證 74lsl81 的算術(shù)運算和邏輯運算功能（采用正邏輯） 在給定 drl35h、dr2=48h 的情況下，改變算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器的功數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù) 開輸入三態(tài)門 數(shù)

10、據(jù)存入寄存器 dr2 alub=1 swb= 0 lddr1=0 lddr2=1 t4= kd7kd0 01001000 lddr1=1 lddr2=0 t4= 數(shù)據(jù)開關(guān)置數(shù) 開輸入三態(tài)門 數(shù)據(jù)存入寄存器 dr1 alub=1 swb= 0 kd7kd0 00110101 能設(shè)置，觀察運算器的輸出，填入實驗報告表中，并和理論分析進行比較、驗證。 （5）以本組同學的學號后兩位作為兩個輸入數(shù)據(jù)完成第（4）部分要求。 三、實驗電路 本實驗中使用的運算器數(shù)據(jù)通路如圖 1.1 所示。 四、1 74ls181 功能表 實驗中用到的運算器 74ls181 功能表如表 1.1 所示。 表 1.1 運算器 74

11、ls181 功能表（正邏輯） 4 位alu s3 s2 s1 s0 （算數(shù)運算） （邏輯運算） n=1 無進位 n=0 有進位 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 f=a f=a+b f=a+b f=減 1 f=a 加（a*b） f=（a+b）加（a*b） f=a 減 b 減 1 f=（a*b）減 1 f=a 加 a*b f=a 加 b f=（a+b）加 a*b f=a*b 減

12、 1 f=a 加 a f=（a+b）加 a f=（a+b）加 a f=a 減 1 f=a 加 1 f=（a+b）加 1 f=（a+ b）加 1 f=0 f=a 加（a*b）加 1 f=(a+b)加(a* b)加1 f=a 減 b f=（a*b） f=a 加 a*b 加 1 f=a 加 b 加 1 f=(a+ b)加a*b 加1 f=a*b f=a 加 a 加 1 f=(a+b)加 a 加 1 f=(a+ b)加 a 加 1 f=a f= a f=（a+b） f= a*b f=0 f= (a*b) f= b f=(a ⊕ b) f=(a* b) f= a+b f= (a &oplus

13、; b) f=b f=a*b f=1 f=a+b f=a+b f=a 其中：表中+表示邏輯或，⊕表示邏輯異或，/表示邏輯非，ab表示邏輯與。 加法運算時，cy=1 表示運算結(jié)果有進位，cy=0 表示運算結(jié)果無進位； 減法運算時，cy=1 表示運算結(jié)果無借位，cy=0 表示運算結(jié)果有借位。 五、實驗數(shù)據(jù) 圖 1.1 運算器數(shù)據(jù)通路 1、實驗數(shù)據(jù)記錄 加數(shù) 1 dr1 加數(shù) 2 dr2 s3 s2 s1 s0 m0（算術(shù)運算） m1 （邏輯運算） cn=1 無進位 cn=0 有進位 35 48 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0

14、1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 f00110101 f01111101 f10110111 f11111111 f01101010 f10110010 f11101100 f00110100 f00110101 f01111101 f10110111 f11111111 f01101010 f10110010 f11101011 f00110100 f00110110 f01111110 f10111000 f00000000 f 01101011 f101100

15、11 f11101101 f00110101 f 00110110 f01111110 f10111000 f00000000 f01101011 f10110011 f11101100 f00110101 f11001010 f10000010 f01001000 f00000000 f11111111 f10110111 f01111101 f00110101 f11001010 f10000010 f01001000 f00000000 f11111111 f10110111 f01111100 f00110101 以學號為作為輸入數(shù)據(jù) 加數(shù) 1 dr1 加數(shù) 2 dr2 s3 s2 s

16、1 s0 m0（算術(shù)運算） m1 （邏輯運算） cn=1 無進位 cn=0 有進位 40 41 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 f 01000000 f 01000001 f 11111110 f 11111111 f 01000000 f 01000001 f 11111110 f 11111111 f 10000000 f 10000001 f 00111110 f 0

17、0111111 f 10000000 f 10000001 f 00111110 f 00111111 f 01000001 f 01000010 f 11111111 f 00000000 f 01000001 f 01000010 f 00000000 f 00000000 f 10000001 f 10000010 f 00111111 f 01000000 f 10000001 f 10000010 f 00111111 f 01000000 f 10111111 f 10111110 f 00000001 f 00000000 f 10111111 f 10111110 f 0000

18、0001 f 00000000 f 11111111 f 11111110 f 01000001 f 01000000 f 11111111 f 11111110 f 01000001 f 01000000 六、 實驗結(jié)果分析及總結(jié) 通過這一次實驗，我明白了算術(shù)邏輯運算器單元 alu（74sl181）的實驗工作原理，同時因為掌握了簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送通路組成原理，也驗證了算術(shù)邏輯運算功能發(fā)生器 74ls181 的組合功能，同時也理解了實驗通路中各個模塊的作用。雖然說這一次實驗取得了成功，但是我們在這一次的實驗過程中也遇到了一些問題。比如我們在實驗開始的時候忘記了實驗箱中打開那些開關(guān)的先后順序，導(dǎo)致實驗數(shù)據(jù)開始沒有輸入進去，數(shù)據(jù)輸入進去后，發(fā)現(xiàn)我們進行實驗時指示燈不發(fā)生變化，后來老師解釋了一下是第二次輸入的數(shù)據(jù)把第一次輸入的數(shù)據(jù)覆蓋了，讓我們重新開始實驗。后來由于粗心，緊張導(dǎo)致實驗過程中頻繁的將電位置錯，我們又只能重新開始實驗，終于在第三次實驗時實驗成功。在今后的相關(guān)實驗中我們會更加細心，避免再犯同類的錯誤。 七、思考題 1、在向 dr1 和 dr2 寄存器置數(shù)時 s3、s2、s1、s0、m、cn 如何設(shè)置？ 2、dr1 置數(shù)完成后，如果不關(guān)閉控制端，lddr1 會怎樣？ 3、為什么在讀取 74ls181 的輸出結(jié)果時要打開輸出三態(tài)門的控制端al