多思计算机组成原理实验 2 运算器实验 .docx

"多思计算机组成原理实验 2 运算器实验" 本实验的主要目的是掌握算术逻辑运算单元的工作原理，熟悉简单运算器的电路组成，熟悉 4 位运算功能发生器（74LS181）的算术、逻辑运算功能。实验电路如图 2.1 所示，主要组成部分包括 4 位算术逻辑运算单元 74LS181，8 位数据锁存器 74LS273，三态输出的 8 组总线收发器 74LS245，单脉冲、开关、数据显示灯等。 实验要求： 1. 做好实验预习，看懂电路图，熟悉实验中所用芯片各引脚的功能和连接方法。 2. 按照实验内容与步骤的要求，认真仔细地完成实验。 3. 写出实验报告。 实验电路中涉及的控制信号包括： 1. M：选择 ALU 的运算模式（M=0，算术运算；M=1，逻辑运算）。 2. S3，S2，S1，S0：选择 ALU 的运算类型，例如在算术运算模式下设为 1001 则 ALU 做加法运算。 3. Cn：向 ALU 最低位输入的进位信号，Cn=0 时有进位输入，Cn=1 时无进位输入。 4. Cn+4：ALU 最高位向外输出的进位信号，为 0 时有进位输出，为 1 时无进位输出。 5. P1：脉冲信号，在上升沿将数据打入 DR1。 6. P2：脉冲信号，在上升沿将数据打入 DR2。 7. MR：芯片 74LS273 的清零信号，低电平有效。 8. ALU − BUS：ALU 输出三态门使能信号，为 0 时将 74LS245 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。 9. SW − BUS：开关输出三态门使能信号，为 0 时将 SW7~SW0 数据送到数据总线。 实验步骤： 1. 运行虚拟实验系统，按照图 2.1 绘制运算器实验电路，生成实验电路如图 2.2 所示。 2. 进行电路预设置，具体步骤如下： a. 将 ALU − BUS 设为高电平，关闭 ALU 输出端的三态门。 b. 将两片 74LS273 的 MR 都设为高电平，否则 74LS273 会一直处于清零状态。 3. 打开电源开关。 4. 设置 SW7~SW0 向 DR1 和 DR2 置数，以 DR1=65H，DR2=A7H 为例，具体步骤如下： a. 将 SW − BUS 置 0，打开数据输入端的三态门。 b. 将数据开关的 SW7~SW0 置为 01100101。 c. 发出 P1 单脉冲信号，在 P1 的上升沿，数据打入寄存器 DR1。 d. 将数据开关的 SW7~SW0 置为 10100111。 e. 发出 P2 单脉冲信号，在 P2 的上升沿，数据打入寄存器 DR2。 f. 将 SW − BUS 置 1，关闭数据输入端的三态门。 5. 检验 DR1 和 DR2 中存的数是否正确。 本实验的主要目标是掌握算术逻辑运算单元的工作原理和简单运算器的电路组成，同时熟悉 4 位运算功能发生器（74LS181）的算术、逻辑运算功能。通过本实验，学生可以更好地理解计算机组成原理和数字电路的基本概念。