计算机组成原理实验—运算器.docx

【计算机组成原理实验—运算器】的实验主要涵盖了算术逻辑运算单元的工作原理、简单运算器的电路组成以及4位运算功能发生器74LS181的算术和逻辑运算功能。在这个实验中，学生将深入理解这些基本概念。 **逻辑运算**是运算器的基础，包括四种基本操作： 1. **逻辑非运算**：每个位上的值取反，即0变为1，1变为0，常表示为变量上方的一条横线。 2. **逻辑加运算**：对应位上的值或为1，即两个位都为0时结果为0，其余情况结果为1，符号为"+"。 3. **逻辑乘运算**：对应位上的值与为1，只有当两个位都为1时结果为1，符号为"."。 4. **逻辑异运算**：对应位上的模2和，即异或运算，只有当两个位不相同时结果为1，符号为"⊕"。 **多功能算术/逻辑运算单元**是运算器的核心，能够执行算术和逻辑操作。基本思想是通过特定的逻辑表达式实现各种运算。例如，Si=Ai⊕Bi⊕Ci，Ci+1=AiBi+BiCi+CiAi，这里的Si、Ai、Bi和Ci分别代表结果位、操作数A、操作数B和进位位。算术操作通常包括加法、减法，逻辑操作则涉及上述逻辑运算。 **两级先行进位的ALU**设计用于处理多位运算，它有成组进位发生输出和成组进位传送输出。这样的设计允许快速传播进位，提高计算效率。 在实验中，学生需要利用两片74LS181芯片构建一个8位字长的运算器。74LS181是一种4位运算功能发生器，可以实现多种算术和逻辑运算。低4位和高4位的74LS181通过进位连接，使得低4位的进位传递给高4位。为了控制运算结果输出，使用了三态门74LS245，当ALU-B为低电平时，运算结果会被送至总线。 实验还涉及到了工作寄存器（如74LS273）用于暂存操作数，以及数据输入和显示机制，如数据开关和三态门74LS245。数据由SW7~SW0设置，当SW-BUS为0时，数据输入至工作寄存器，然后由P1和P2的上升沿送入ALU的A和B输入端。 实验步骤包括设置三态门、进位输入、控制信号和观察运算结果。通过改变不同的控制信号，可以验证不同运算的正确性。 通过这个实验，学生不仅掌握了运算器的基本工作原理，也熟悉了实际电路的搭建和操作，对于理解计算机内部的算术逻辑运算过程有着重要的实践意义。