计算机组成原理实验基本运算器 计算机组成原理运算器实验-0611075033.docx-原创力文档...

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成绩：

计算机原理实验室实验报告

课 程 ：

计算机组成原理

姓 名 ：

袁通

专 业 ：

软件工程

学 号 ：

152056136

日 期 ：

6月

太原工业学院

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计算机工程系

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实验一：运算器实验

实验环境PC机＋ Win (旗舰版＋ proteus仿真器实验日期

一．实验内容

[ 基本要求 ]

熟悉 proteus 仿真系统

设计并考证 4 位算数逻辑单元的功能

[ 扩展要求 ]

实现 8 位二进制算数逻辑单元

[ 思考内容 ]

思考单总线，双总线和三总线构造在设计上的异同

二．理论剖析或算法剖析

( 1)理论剖析： ALU

能进行多种算术运算和逻辑运算。

4 位 ALU-74LS181 能进行 16 种

算术运算和逻辑运算，功能表如下所示：

工作选择

逻辑运算( M=1)

算术运算( M=0)

S3 S2 S1 S0

逻辑运算

CN=1(无进位)

CN=0(有进位)

0

0

0

0

F=/A

F=A

F=A加 1

0

0

0

1

F=/(A+B)

F=(A+B)

F=(A+B) 加 1

0

0

1

0

F=(/A)B

F=A+/B

F=(A+/B) 加 1

0

0

1

1

F=0

F=负 1(补码形式)

F=0

0

1

0

0

F=/(AB)

F=A 加 A(/B)

F=A加 A/B 加 1

0

1

0

1

F=/B

F=(A+B) 加 A/B

F=(A+B) 加 A/B 加 1

0

1

1

0

F=A⊕ B

F=A减 B减 1

F=A减 B

0

1

1

1

F=A/B

F=A(/B) 减 1

F=A(/B)

1

0

0

0

F=/A+B

F=A 加 AB

F=A加 AB加 1

1

0

0

1

F=/( A ⊕ B)

F=A加 B

F=A加 B加 1

1

0

1

0

F=B

F=(A+/B) 加 AB

F=(A+/B) 加 AB 加 1

1

0

1

1

F=AB

F=AB减 1

F=AB

1

1

0

0

F=1

F=A加 A

F=A加 A加 1

1

1

0

1

F=A+/B

F=(A+B) 加 A

F=(A+B) 加 A 加 1

1

1

1

0

F=A+B

F=(A+/B) 加 A

F=(A+/B) 加 A 加 1

1

1

1

1

F=A

F=A减 1

F=A

( 2)基本要求和扩展要的主要区别：

基本只利用了一个74ls181，由 A 和 B 两个操作数， 实现基本的4 位 2 进制数的运算。

而扩展要求使用了2 个 74ls181，1 个位 AB 操作数的第四位第2 个是 AB 操作数的高四位，

低位芯片的进位输出端Cn+4 与高位芯片的进位输入端Cn 相连，使低 4 位运算产生的进

位送进高4 位运算中。实现8 位二进数的16 中操作。

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三．实现方法( 含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等

)

( 1)设计并考证 4 位算数逻辑单元的功能：

ALU-74LS181 引脚说明： M=1逻辑运算， M=0

算术运算

引脚

说明

M状态控制端

M=1逻辑运算； M=0算术运算。

S3 S2 S1 S0 运算选择控制

S3 S2 S1 S0 决定电路执行哪一种算术

A3 A2 A1 A0

运算数

1，引脚 3 为最高位

B3 B2 B1 B0

运算数

2，引脚 3 为最高位

Cn 最低位进位输入

Cn=0 有进位， Cn=1无进位；

Cn+4本片产生的进位信号

Cn+4=0 有进位， Cn+4=1 无进位；

F3 F2 F1 F0

F3 F2 F1 F0 运算结果， F3 为最高位

2) 74LS181 的 A3 A2 A1 A0 ，B3 B2 B1 B0 作为输入端口，分别输入二进制数值，然后用运算选择控制端口 S3 S2 S1 S0 来选择执行什么操作，通过改变控制端口的操作来察看输出结果的不同。

3)实现输入输出锁存

输入设施数据开关经一个三态门(74LS273 )和数据总线相连。输出设施经一锁存器

74LS273 )实现，盖锁存起的输入端和数据总线相连，输出端以二进制的形式输出结果。实验电路如下列图所示：

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四．实验结果剖析(含执行结果考证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及办理方法等)

(一)

基本实验

考证 74LS181 型

4 位 ALU的逻辑算术功能，填写下表

( 下表中的“ / ”表示求反 ) ：

S3S2

A3A2A1A0

B3B2B1B0

算术运算( M=0)

逻辑运算

S1S0

CN=1(无进位 )

CN=0(有进位 )

( M=1)

1001

0001

1001

F=A 加 B(图 1) F=A加 B加 1(图