计算机组成原理实验指导书

计算机组成原理实验指导

四川大学计算机学院

西安唐都科教仪器公司

实验一运算器组成实验

（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二个锁存器（74LS373）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，并经过一三态门（74LS245）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。

图中已将用户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，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至“W/R UNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W/R UNIT”的T4接至“STATE 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） 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DR 1和DR 2寄存器置数。具体操作步骤图示如下：

ALU-B=1 LDDR 1=1 LDDR 1=0 SW-B=0 LDDR 2=0 LDDR 2=1 T4= T4=

打开ALU 输出三态门（ALU-B=0），当置S 3、S 2、 S 1、S 0 、M 为１１１１１时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成１０１０１时总线指示灯显示DR2中的数。

（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，填入下表中，并和理论分析进行比较、验证。

三态门 数据开关

（01100101）

） 寄存器DR1 （01100101） 数据开关 （10100111） 寄存器DR2 （10100111）

(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

图１－３ 进位控制实验原理图

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T 4和AR 信号控制，T 4是脉冲信号，实验时将T 4 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T 4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。

２．实验步骤

（１） 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DR 1和DR 2寄存器置数，具体方法: ① 关闭ALU 输出三态门（ALU-B=1），开启输入三态门（SW-B=0），设置数据开关 ② 例如向DR 1存入01010101，向DR 2存入10101010。具体操作步骤如下：

ALU-B=1 LDDR 1=1 LDDR 1=0

SW-B=0 LDDR 2=0 LDDR 2=1

T4= T4=

（３） 进位标志清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 的清零开关，它为零时是清零状态，所以将次开关做101操作，即可使标志位清零。 注：进位标志指示灯CY 亮时表示进位标志为“０”，无进位；标志指示灯CY 灭时表示进位为“１”，有进位。

（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DR 1 、DR 2置数，然后使ALU-B=0，S 3 S 2 S 1 S 0 M 状态为1 0 0 1 0，此时数据总线上显示的数据为DR 1加DR 2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。

三态门 数据开关

（01010101）） 寄存器DR1 （01010101） 数据开关 （10101010） 寄存器DR2 （10101010）

（三）移位运算实验

一．实验目的

验证移位控制的组合功能。

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

图１－５移位运算实验原理图

移位运算实验原理如图１－５所示，使用了一片74LS299作为移位发生器，其八输入／输出端以排针方式和总线单元连接。299-B信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，实验时将“W/R UNIT”中的T4接至“STATE UNIT”中的KK2单脉冲发生器，

由S0 S1 M控制信号控制其功能状态，其列表如下：

２．实验步骤

（１）连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。

（２）移位操作：

①置数，具体步骤如下：

SW-B=0 S0=1 SW-B=1 S1=1

T4=

②移位，参照上表改变S0S1M 299-B的状态，按动微动开关KK2，观察移位结果。