计算机组成实验——验证74LS181运算和逻辑功能.docx

【计算机组成原理实验——验证74LS181运算和逻辑功能】 实验主要目标是深入理解算数逻辑单元（ALU）的工作原理，熟悉运算器内部数据传输路径，并通过实际操作验证74LS181这款4位运算功能发生器的各种算术与逻辑运算功能。74LS181是一款集成电路，广泛应用于数字电路设计中，它能够执行16种不同的运算。 ### 1. 74LS181简要原理 74LS181是一种4位可编程逻辑运算器，具有算术和逻辑运算能力。通过设置控制输入M、S3、S2、S1和S0，可以实现不同类型的运算。其中： - **M**：模式选择输入，M=1时执行逻辑运算，M=0时执行算术运算。 - **S3 S2 S1 S0**：运算选择输入，根据这四位的状态决定要执行的具体运算。 ### 2. 74LS181功能表 74LS181的功能表列出了所有可能的运算结果，包括： - **逻辑运算**：当M=1时，如与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）等。 - **算术运算**：当M=0时，如加法、减法、加1、加负1等。这些运算还考虑了进位（Cn）的情况。 例如： - **F=A0**：表示F等于A的非。 - **F=(A+B)+1**：表示F等于A与B相加再加1。 - **F=A-AB**：表示F等于A减去A与B的乘积。 ### 3. 实验仪器与方法 实验中采用的是NI Circuit Design Suite 14.0.1 Education软件，这是一个模拟电路设计和仿真工具，用于绘制逻辑电路图、设置输入值并观察输出结果，从而验证74LS181的运算功能。 ### 4. 实验步骤 1. 使用软件创建74LS181的逻辑电路模型。 2. 设置M、S3、S2、S1、S0的值以执行特定运算。 3. 分配输入A和进位信号Cn。 4. 观察并记录输出F和进位信号Cn+4。 5. 更改输入和控制信号，重复步骤3和4，验证所有可能的运算。 6. 分析结果，确保与功能表一致。 ### 5. 引脚说明 74LS181的引脚分布如下： - **M**：模式控制输入。 - **S3 S2 S1 S0**：运算选择输入。 - **A3 A2 A1 A0**：4位输入A。 - **Cn**：最低位进位输入。 - **Cn+4**：本片产生的进位信号。 - **F3 F2 F1 F0**：4位输出F。 - **B0...B4**：未在描述中提及，但在完整的74LS181中可能表示另一输入B的位。 ### 6. 结论 通过计算机组成原理实验，学生将不仅了解74LS181芯片的工作机制，还能亲手操作，加深对数字逻辑和ALU功能的理解。这种实践性学习对于提升计算机硬件设计和分析能力至关重要。同时，这种验证性实验也锻炼了学生的实验技能和问题解决能力。