实验二 运算器数据通路实验.docx
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2021-07-18
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实验二 运算器数据通路实验
一、实验目的
1、熟悉 74LS181 函数功能发生器，提高应用器件在系统中应用的能力。
2、熟悉运算器的数据传送通路。
3、完成几种算术逻辑运算操作，加深对运算器工作原理的理解。
二、实验原理
1、四位函数功能发生器（ALU）74LS181 的功能
74LS181 通过“控制参数”S3～S0 和“模式控制”M，可对两个输入操作数完成 32 种
算 术逻辑运算，并可以工作于正逻辑输入输出或负逻辑输入输出方式 (本实验为正逻辑方
式)。 控制端 M＝0 时，属算术运算；M=1 时，属逻辑运算。进位采用反码形式输入输出，
电路亦 可进行数的比较运算。其操作功能可查阅附录。
2、运算器数据通路实验方案
运算器是计算机对数据进行运算的重要部件，它的核心是 AlU 函数功能发生器，其次
还 要有存放操作数和运算中间结果的寄存器、移位门、传送数据的总线等部件，在不同的
控制 信号下，运算器完成不同的运算功能。运算器（ALU）数据通路如图 2-1 示。
在图 2-1，SA、SB 为存放两个现行操作数的缓冲寄存器。其中 SA 兼作存放中间结
果的 累加器，它的输出接 LED 灯用于显示。它们仅接收来自总线的数据信息，送入 ALU
进行算逻 运算。ALU 输出经移位门，将运算结果送入总线。移位门挂总线是发送源，需用
三态门作隔 离器。可采用 74LS244 兼作移位门和隔离器。 要实现移位功能需在 ALU 和
BUS 之间接入一排移位控制门。右移时，其末位进入 C(进 位位)，首位补 0。移位数据通
路如图 2-2 示。
左移指令利用 ALU“A+A”指令模式来完成，这个左移 8 位三态门可以省去。
3、运算器数据通路电路图
通过以上分析，整个数据通路在 ALU 与 BUS 之间除原有直送隔离门外，还需要添加
一个 右移控制门。在总线上挂上开关、程序计数器和输出显示。
在计算机运算过程中，经常要根据运算结果和进位输出来决定程序的流程，可从 ALU
8 的 A=B 和 C n+4 端输出判断信息，分别打入进位位 C 和结果 Z 触发器。
实验中，为减少开关占用量，可在总线上挂一个指令寄存器，存放 ALU 的控制信息
S3～ S0，M、Cn。运算器数据通路如图 2-1 所示。运算器实验电路原理如图 2-3 所示。
图 2-2 为 74ls181 的输出到总线的数据通路，应该用三个门，一个左移，一个直通，
一 个右移。
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