西工大计算机组成原理与系统结构实验一 ： 运算器

# proteus ## 颜色 红色：输出，[高电平](https://zhidao.baidu.com/search?word=高电平&fr=iknow_pc_qb_highlight)（一般 = VCC ） 也表示为 1。 蓝色：输出，低电平（一般 = GND ） 也表示为 0。 灰色：输出，不确定。 *黄色*的表示短路冲突（你可以将地和电源连在一起试试，马上就可以看到效果） ## 三角形符号 1. 三角形符号的含义 在Proteus中，三角形符号通常用于表示电源或地的引脚。电路中的电源可以是直流电源或交流电源，而地则是电路中的公共参考点。 2. 三角形符号的用法 在Proteus中使用三角形符号时，需要在电路图中选择"Power"或"Ground"工具，并在需要的地方添加符号。添加后，可以通过双击符号来修改其属性，如电源电压值、地的标识等。 ## $ 取反 切换到英文输入模式，输入你想要对其标记的字符（只能是数字或英文） 在你输入的字符两侧分别加上一个$ ## 标签 ### 终端模式下的标签 确保已经选择了终端模式 双击终端标签则可以添加或编辑标签文字了，可以逐个标记，也可利用工具批量添加 批量选择后，按快捷键A调出属性赋值工具，点确定，自动将多个管脚同时标记上标号标签。 ### 连接线模式下的标签 选择LBL图标，在任意连接线上点击即可给连线标注文字 ## 总线的绘制 在空白处单击，单击后拖动即可以绘制出总线，双击结束绘制。 ### 总线的连接标号标注 输入法处于英文状态时直接按快捷键A，在最上面的字符串输入框中输入NET=P#（一定要有#号，否则不会自动增加标号） 然后鼠标移动到连接线上，鼠标会编程手形状，而且右上角有一个绿色的等号，这个时候点击就可以标号了（每点击一次数下标数字则会增加1）逐个点击连线则标号自动标注完成， # 原理 ## 算术逻辑运算器 74LS181  high 4 bytes low 4 bytes “A”和“B”表示参与运算的两个数，“+”是逻 辑或，“加”是算术和。 由两个 74LS181 级联的 8 位运算器电路：参与运算的两个 8 位数据由总线LINKBUS_[0..15]输入，执行的运算类型则由 ALU 控制端 S3~S0、M 和 CN 决定 因为 74LS181 没有使能端，所以运算器通过三态门 U2:A 和 U2:B 控制上述 ALU 控制端 ## 三态门 74LS244  ## 标志位 ### CF 溢出标志位 CF(即 ALU_C)由 ALU_H4B 进位输出端 CN+4 反向形成，CF=1 即运算结果溢出； ### ZF 零标志位 ZF 由输出端所有位“或非”形成，ZF=1 即运算结果为零 ### SF 符号标志位 SF 是运算结果最高位，SF=1 即运算结果为负数（补码） ## 移位寄存器 74LS194 **运算器的数据源**由移位寄存器 74LS194 级联构成的 **8 位缓存器 DRA 和 DRB 提供** .当两个缓存器的控制信号 **S0=S1=1**，74LS194 相当于寄存器：**DRA_CLK 或 DRB_CLK** 上升沿跳变会把 BUS 总线上的数据打入缓存器 DRA 或 DRB，输出到 LINKBUS 总线，送往 74LS181 级联的 8 位运算器。   ## 拨码开关DIPSWC 8位拨码开关(*DIPSWC_8*) 输入单元（拨码开关）通过三态门 74LS244 向运算器的总线 BUS 输入参与运算的数  缓冲输入区八位拨码开关用来给出参与运算的数据，并经过三态门 74LS245 和数据总线 BUS相连，在控制开关SW_BUS处于高电平时允许输出到数据总线。 拨码开关 也叫DIP开关，是一款用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。 拨码开关每一个键对应的背面上下各有两个引脚，拨至ON一侧，这上下两个引脚接通；反之则断开。这四个键是独立的，相互没有关联。此类元件多用于二进制编码。 ## 控制信号 ### ALU-BUS ALU 输出三态门使能信号，为 0 时将 74LS244 输入引脚的值从输出引脚输出，从而将 ALU 运算结果输出到数据总线。  ### /ALE_OE /ALE_OE = 0 ，/OE = 0 ,运算结果经过三态门输出到总线BUS，同时寄存器 U4锁存运算器三个标志位状态。此时，寄存器U4 的输出才算当前运算结果的标志位！ # 操作步骤 输入端（DIPSWC_8） 输出端（7SEG-BCD-GRN） 1.启动仿真前 将ALU_BUS和ALU_EN拉倒高阻态，防止和SW_BUS上面的数据出现冲突。 ALU_BUS = 1 ,ALU_EN = 1 ,SW_BUS = 1 ，DRA_CLK = 0 ,DRB_CLK = 0 2.开始仿真 SW_BUS = 0 , 数据从 /SW-BUS 三态门输入到总线 ，数码管显示数据 。 DRA_CLK 从 0 拨到 1 ，设置 A 的值 ，再 DRB_CLK 从0 拨到1 ，设置 B 的值 数据现在已经从 DRA_H4B 和 DRB_H4B 输出 ，可观察 Q0 - Q3 引脚是否和输入 引脚 D0 - D3 一致 。 数据已经存在 74LS194中，可设置SW_BUS = 1 ，若此处不设置 ，最后一步设置也可 ，防止和 ALU_OUT 的输出值冲突 3令 ALU_EN = 0 ,开始运算 。 4 令 ALU_BUS = 0 ( 即 /ALU_OE = 0 ) ,结果输出到数码管 ps ：在需要多次计算时 ，由于 每次计算 A 和 B 的值不变 ，因此只需要重新设置计算方法 ( 即 参数 ALU_S0, ALU_S1, ALU_S2 ,ALU_S3 , CN, M ) , **注意：** 当/ALU_OE =0，运算结果经过三态门输出到总线BUS，同时寄存器 U4锁存运算器三个标志位状态。此时，寄存器 U4的输出才算当前运算结果的标志位！