计算机组成原理实验

嘉应学院

计算机组成原理实验报告

系/班别：计算机软件工程1103班

指导老师：张凤英

课程名称：计算机组成原理

学生姓名：曾少庆

学生学号：111110124

实验一计算器组成实验

(一) 算术逻辑运算实验

一、实验目的：

1、掌握简单运算器的数据传送通路。

2、验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。

二、实验设备：

TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

三、实验内容：

1.实验原理

实验中所用的运算器数据通路如下图1-1所示。其中运算器由两片74LS181以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开关（“INPUT DEVICE”）用来参与运算的数据，并经过一三态门（74LS247）和数据总线相连，数据显示灯（“BUS UNIT”）已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。

图中已将需要连接的控制信号用圆圈标明（其他实验相同，不再说明），其中除T4为脉冲信号，其他均为电平信号由于实验电路中的时序信号均以连至“W/R UNIT”的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3，S2，S1，S0，Cn，M，LDDR1，LDDR2，ALU-B,SW-B 各电平控制信号用“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn,ALU-B,SW-B为低电平有效，LDDR1，LDDR2为高电平有效。

图1-1 运算器数据通路

2. 实验步骤

（1）按图1-2连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。

（2）用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。具体操作步骤图示如下：

[ALU-B=1] [LDDR1=1] [LDDR1=0]

[SW-B=0] [LDDR2=0] [LDDR2=1] [T4=脉冲] [T4=脉冲]

检验DR1和DR2中存的数是否正确，具体操作为：关闭数据输入三态门（SW-B=1），打ALU 输出三态门（ALU-B=0）当置S3,S2，S1，S0，M 为1 1 1 1 1 时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成1 0 1 0 1时总线指示灯显示DR2中的数。

图1-2 实验接线图

（3）验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）

在给定DR1=65，DR2=A7的情况下改变运算器的功能设置观察运算器的输出，填入下表，并和理论分析进行比较，验证。

DR1 DR2 S3 S2 S1 S0

M=0 (算数运算)

M=1 （逻辑运算） CN=1 无进位 CN=0 有进位 65 A7 0000 F=（65） F=（66） F=（9A ） 0001 F=（E7） F=（E8） F=（18） 0010 F=（7D ） F=（7E ） F=（82） 0011 F=（FF ） F=（0） F=（0）

0100

F=（A5）

F=（A6）

F=（82）

数据开关 （01100101）

三态门

寄存器DR1

（01100101） 数据开关

（10100111） 寄存器DR2 （10100111）

0101 F=（27）F=（B8）F=（58）

0110 F=（BD）F=（-42）F=（C2）

0111 F=（3F）F=（40）F=（40）

1000 F=（8A）F=（E3）F=（BF）

1001 F=（C）F=（10D）F=（3D）

1010 F=（A2）F=（BE）F=（A7）

1011 F=（25）F=（7D）F=（7D）

1100 F=（CA）F=（CB）F=（1）

1101 F=（4C）F=（DD）F=（7D）

1110 F=（E2）F=（E3）F=（77）

1111 F=（64）F=（65）F=（65）

（二）进位控制实验

一．实验目的

1. 验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能。

2. 按指定数据完成几种指定的算术运算。

二．实验设备

TDN-CM+计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

三．实验内容

1.实验原理

进位控制运算器的实验原理如图1-3所示，在实验（1）的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入一个74锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STATE UNIT”的微动开关KK2上。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。

图1-3 进位控制实验原理图

2.实验步骤

（1）按图1-4连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。

图1-4 实验接线图

（2）用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。具体操作步骤图示如下：

[ALU-B=1] [LDDR1=1] [LDDR1=0]

[SW-B=0] [LDDR2=0] [LDDR2=1] [T4=脉冲] [T4=脉冲]

(3) 进位标志消零具体操作方法如下：

实验板中“SWITCH UNIT ”单元中的CLR 开关为标志CY ,ZI 的消零开关，它为零时是消零状态，所以将次开关做1-0-1操作，即可使标志位消零。 注：进位标志指示灯CY 亮时表示进位标志为“0”，无进位；进位标志指示灯CY 亮时表示进位标志为“1”，有进位。

结果是：进位标志指示灯CY 亮时表示进位标志为“0”，无进位。

（4）验证带进位运算及进位锁存功能，使Cn=1，Ar=0来进行带进位算术运算。例如：做加法运算，首先向DR1，DR2置数，然后使ALU-B=0，S3，S2，S1，S0，M 状态为1 0 0 1 0，此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当前进位标志，这个结果是否产生进位，则要按动微动开关KK2若进位标志灯亮，表示无进位；反之，有进位。 结果是：有进位。

数据开关 （01010101）

三态门

寄存器DR1

（01100101） 数据开关

（10100111） 寄存器DR2 （10100111）