計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告算術(shù)邏輯運(yùn)算單元實(shí)驗(yàn).doc

西華大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：計(jì)算機(jī)組成原理年級(jí)：2011級(jí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)：指導(dǎo)教師：祝昌宇姓名：蔣俊實(shí)驗(yàn)名稱：算術(shù)邏輯運(yùn)算單元實(shí)驗(yàn)學(xué)號(hào)：312011080611118實(shí)驗(yàn)日期：2013-12-151、 目的1. 掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳輸方式 2. 掌握74LS181的功能和應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理（1） ALU單元實(shí)驗(yàn)構(gòu)成 1、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)箱上的算術(shù)邏輯運(yùn)算單元上的運(yùn)算器是由運(yùn)算器由2片74LS181構(gòu)成8字長(zhǎng)的ALU 單元。 2、2片74LS373作為2個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作為數(shù)據(jù)輸入端，可通過短8芯扁平電纜，把數(shù)據(jù)輸入端連接到數(shù)據(jù)總線上。 3、運(yùn)算器的數(shù)據(jù)輸出由一片74LS244（輸出緩沖器）來控制，8芯插座ALU-OUT作為數(shù)據(jù)輸出端，可通過短8芯扁平電纜把數(shù)據(jù)輸出端連接到數(shù)據(jù)總線上。（2） ALU單元的工作原理 數(shù)據(jù)輸入鎖存器DR1的EDR1為低電平，并且D1CK有上升沿時(shí)，把來自數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入鎖存器DR1。同樣，使EDR2為低電平，并且D2CK有上升沿時(shí)，把來自數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入鎖存器DR2。 算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的核心是由2片74LS181構(gòu)成，它可以進(jìn)行2個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算，74LS181的各種工作方式可通過設(shè)置其控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)（S0、S1、S2、S3、M、CN）。當(dāng)實(shí)驗(yàn)者正確設(shè)置了74LS181的各個(gè)控制信號(hào)，74LS181會(huì)運(yùn)算數(shù)據(jù)鎖存器DR1、DR2內(nèi)的數(shù)據(jù)。由于DR1、DR2已經(jīng)把數(shù)據(jù)鎖存，只要74LS181的控制信號(hào)不變，那么74LS181的輸出數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生改變。 輸出緩沖器采用74LS244，當(dāng)控制信號(hào)ALU-O為低電平時(shí)，74LS244導(dǎo)通，把74LS181的運(yùn)算結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線；ALU-O為高電平時(shí)，74LS244的輸出為高阻。 圖1 算術(shù)邏輯單元原理圖三、使用環(huán)境計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)箱四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）邏輯或運(yùn)算實(shí)驗(yàn)1 把ALU-IN（8芯的盒型插座）與CPT-B板上的二進(jìn)制開關(guān)單元中J1插座相連（對(duì)應(yīng)二進(jìn)制開關(guān)H16H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）與數(shù)據(jù)總線上的DJ2相連。2 把D1CK和D2CK用連線連到脈沖單元的PLS1上，把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二進(jìn)制開關(guān)（請(qǐng)按下表接線）信號(hào)定義接入開關(guān)位號(hào)D1CKPLS1孔D2CKPLS1孔EDR1H8孔EDR2H7孔ALU-OH6孔CNH5孔MH4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔S0H0孔3 按啟停單元中的運(yùn)行按鈕，使實(shí)驗(yàn)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。4 二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置33H（對(duì)應(yīng)開關(guān)如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H置各控制信號(hào)如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101111105 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產(chǎn)生一個(gè)上升沿，把33H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，通過邏輯筆來測(cè)量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否進(jìn)入DR1中。6 二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置55H（對(duì)應(yīng)開關(guān)如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H置各控制信號(hào)如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001111107 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK上產(chǎn)生一個(gè)上升沿，把55H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器。$ 經(jīng)過74LS181的計(jì)算，把運(yùn)算結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)總線上的LED顯示燈IDB0IDB7顯示為77H。（二）不帶進(jìn)位位加法運(yùn)算實(shí)驗(yàn)1 二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置33H（對(duì)應(yīng)開關(guān)如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H置各控制信號(hào)如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101010012 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產(chǎn)生一個(gè)上升沿，把33H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，通過邏輯筆來測(cè)量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否進(jìn)入DR1中。3 二進(jìn)制開關(guān)H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置55H（對(duì)應(yīng)開關(guān)如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H置各控制信號(hào)如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001010014 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK上產(chǎn)生一個(gè)上升沿，把55H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器。$ 經(jīng)過74LS181的計(jì)算，把運(yùn)算結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)總線上的LED顯示燈IDB0IDB7顯示為88H。（3） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄驗(yàn)證74LS181的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，在保持DR1=65H、DR2=A7H時(shí)，改變運(yùn)算器的功能設(shè)置，觀察運(yùn)算器的輸出，填入表1中，并和理論分析進(jìn)行比較、驗(yàn)證。 表1 正邏輯74LS181運(yùn)算功能驗(yàn)證結(jié)果DR1DR2S3S2S1S0M=0（算術(shù)運(yùn)算）M=1邏輯運(yùn)算CN=1CN=065A7000065669A65A70001E7E81865A700107D7E8265A70011FF000065A70100A5A6DA65A7010127285865A70110BDBEC265A701113F403E65A710008A8BBF65A710010C0D3D65A71010A2A3A765A7101124252565A71100CACB0165A711014C4D7D65A71110E2E3E765A71111646565五、總結(jié)通過本次實(shí)驗(yàn)我掌握了算術(shù)邏輯運(yùn)算器單元ALU（74LS181）的工作原理和簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳送通道，了解了由74LS181等組合邏輯電路的運(yùn)算功能，能夠按給定數(shù)據(jù)按實(shí)驗(yàn)要求完成實(shí)驗(yàn)指定的算術(shù)邏輯運(yùn)算。自己能夠更清楚了算術(shù)邏輯運(yùn)算器的功能，同時(shí)更明白邏輯加與算術(shù)的區(qū)別，提高了動(dòng)手能力。