计算机组成原理与接口技术

计算机组成原理与接口技术课程设计实验报告

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2018年1月3日

实验一验证74LS181运算和逻辑功能

1、实验目的

（1）掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；

（2）熟悉简单运算器的数据传送通路；

（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；

（4）验证4位运算功能发生器(74LS181)组合功能。

2、实验原理

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。

3、实验内容

4、总结及心得体会

本实验通过一个设计一个简单的运算器，使我熟悉了Multisim软件的一些基本操作方法，并掌握了一些简单的电路设计与分析的能力，在此过程中，遇到了对元件的不熟悉走了许多的弯路，但是通过不断地尝试，让我慢慢地熟悉起来软件的使用，最后设计出了电路图并仿真成功。

实验二运算器（2）

1、实验目的

（1）熟练掌握算术逻辑单元（ALU）的应用方法；

（2）进一步熟悉简单运算器的数据传送原理；

（3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；

（4）熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法。

（5）熟练掌握子电路的创建及使用。

2、实验原理

本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图2-2所示。相应的电路如图2-3所示。

电路图中，上右下三方的8条线模拟8位数据总线；K8产生所需数据；74244层次块为三态门电路，将部件与总线连接或断开，切记总线上只能有一个输入；两个74273层次块作为暂存工作寄存器DR1和DR2；两个74374层次块作为通用寄存器组（鉴于电路排列情况，只画出两个通用寄存器GR1和GR2，如果可能的话可设计4个或8个通用寄存器）；众多的开关作为控制电平或打入脉冲；众多的8段代码管显示相应位置的数据信息；核心为8位ALU层次块。

单总线结构的运算器示意图

3、实验内容运算器示意图

完成下列操作：

（1）说明整个电路工作原理。

答：同上文实验原理。

（2）说明74LS244N的功能及其在电路中作用，及输入信号G有何作用；

答：74LS244为3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器，没有锁存的功能，是一个暂存器，它根据控制信号的状态，将总线上地址代码暂存起来。在电路中在部件与总线之间起开关作用，信号G为低电平有效。

（3）说明74LS273N的功能及其在电路中作用，及输入信号CLK有何作用；

答：74LS273是一种带清除功能的8D触发器， 1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作数据锁存器,地址锁存器。在电路中作为数据锁存器，输入信号CLK上跳沿触发工作。

（4）说明74LS374N的功能及其在电路中作用，及输入信号CLK和OC有何作用；

答：74LS374为具有三态输出的八D边缘触发器。在电路中寄存数据，CLK上跳沿触发工作，OC为低电平时连接，OC为高电平时断开。

（5） K8产生任意数据存入通用寄存器GR1。

答：在运算器电路图中将左边的开关全置为1，右边X7的G信号也置为1，使所有模块断开。在K8层次块中通过调节开关在总线上产生数据，将与K8相连的X2的信号G置为0，使数据输出。将寄存器GR1的OC端和CLK端置为0，再将CLK置为1，使总线上的数据存入通用寄存器GR1。

（6） K8产生任意数据存入通用寄存器GR2。

答：与（5）操作相同，将GR1的OC端和CLK端改为GR2的OC端和CLK端即可。

（7）完成GR1+GR2→GR1。

答：将X2的G信号置为1，将X10和X6的G信号置为0，使GR1的数据存入暂存器X6，将X3的CLK端置0再置1，使数据存入锁存器X3存起来，并将X10和X6的G信号置1。用类似操作将GR2的数据存入锁存器X11存起来。再将X7的G端口置0，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1，使X3和X11里面的数据相加存入X7。将X7的G信号置为0，使数据传入主线。将GR1的OC端置0，CLK端置0在置1，将总线上的数据传入GR1。

（8）完成GR1-GR2→GR2。

答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,0，M端和CN端也置为0。

（9）完成GR1∧GR2→GR1。

答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为1,1,0,1，M端置为1。

（10）完成GR1∨GR2→GR2。

答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,1，M端置为1。

（11）完成GR1⊕GR2→GR1。

答：与（7）操作基本相同，将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,1,1,0，M端置为1。

（12）~GR1→GR2。（“~”表示逻辑非运算）

答：基本操作与上面相同，但只传GR1的数据。将S0~S3置为1、0、0、1，M端置为0，CN端置为1改为将S0~S3置为0,0,0,0，M端置为1。使~GR1传入X7，将X7的G信号置为0，使数据传入主线。将GR2的OC端置0，CLK端置0在置1，将总线上的数据传入GR2。

（13）~GR2→GR1。答：与（12）操作基本相同，将GR1改为GR2即可。

4、总结及心得体会

在做这个试验过程中，我遇到了不会自定义层次模块的问题，通过上网查找解决方法学会了自定义各种层次模块。但是电路图比较复杂，自己还是不能清晰地画出电路图，通过上网查找资料，最后一步一步地画出了电路图。这样的实践不仅提高了我的动手能力，而且巩固了计算机组成原理的知识。