组成原理实验

计算机组成原理实验报告

姓名：周元琛

班级：CS0905

学号：U200915031

运算器组成实验

一、实验目的

1. 理解ALU并行进位的工作原理和实现方法；

2. 掌握溢出检测的原理和实现方法；

3. 理解有符号数和无符号数运算的区别,

4. 理解基于补码的加/减运算实现原理

5. 熟悉运算器的数据传输通路。

6. 利用74181和74182以及适当的门电路和多路选择器设计一个运算,要求支持有符

号数和无符号数运算,支持补码加/减运算,支持有符号数溢出检测等功能。

二、实验设备

JZYL—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台。

使用的芯片而已有2片74LS181,1片74LS182，2片74LS86异或门芯片，1片74LS10的三输入与非门芯片，1片74LS04的反向器芯片

三、实验要求

1、作好预习

1)掌握运算器的数据传送通路和74181ALU的功能特性。

2) 熟悉ALU并行进位的工作原理和实现方法；

3) 掌握溢出检测的原理和实现方法；

4) 理解有符号数和无符号数运算;

5)在课外利用EDA软件先设计功能电路,并进行功能仿真

2. 实验实施

1)分功能模块设计各功能单元电路,对设计进行详细的分析与说明

2)逐步将各功能模块集成

3)设计特定数据,验证各模块的功能,做好数据的记录工作

3. 写出实验报告，其内容为：

1)实验目的

2)各模块的设计电路和系统的整体电路,多设计进行详细的分析与说明

3)实验结果的记录与分析

4)实验收获和体会

5)按要求回答思考题

四、实验任务

1.利用74182设计8位并行进位电路,分析其进位特征；

实验原理图如下：

引脚图如下：

2.设计基于单符号位的溢出检测方法和实现电路

要求能支持有符号数和无符号数加法运算的溢出检测。选择适当的数据验

证。

引脚图如下：

3. 对以上设计的电路增加适当的模块以支持减法功能

实验原理图如下：

F7-4F3-0

实验引脚图1：

引脚图2：

五：实验原理概述：

实验1：由引脚图可以知道，由A0-A7组成输入，分别控制8个控制开关，输入高低电平信号，F0-F7为输出，分别接8个信号灯，观察输出信号，相当于二进制的01.。Cn为进位信号。M和S0-S3为控制开关，2片74ls181和1片74ls182组成八位并行加法电路，其中P ，G是为了实现并行加法的中间变量。最终实现课本上SN74181涉及到的32中逻辑及数学运算功能。

实际运算：

运算的溢出。A7和B7分别作为两个符号数的富豪为,F7为运算结果的检测位；运用组成原理课本的P66的公式可以根据操作数和运算结果的富豪为是否一致而检测。而对于无符号数的运算溢出检测，则只需要观察最高位是否进位即可，可用高位74181芯片的进位C8检测，若C8=0则表示未溢出，=1时表示溢出。

实际运算：

实验3：实验三为实验一的基础上添加的模块。控制开关P用来进行加减法的控制，为了不影响之前的运算，P要与实验一和实验二的Cn保持一直、P=1时，是进行原运算，P=0做球部运算。为了实现运算，首先要先用非门将其变为1，然后再与的B的各位进行异或并将其求反即可实现求补。其他的情况和实验1是一致的。

实际运算：

令M=L Cn=L S3S2S1S0=HLLH时做加法F=A+B A=01000001 B=00100100市，输出的F=01100101.

六，完成情况：

总计去了一次实验，第一个完成了功能，但对于老师的扩展问题没有能够回答出来，第二个只做到检测出一种溢出。第三个顺利的完成。

七．实验体会：

实验虽然基本上完成了，但是出现的问题还是很多的。首先对于故障的排查能力十分孱弱，对于连好的但出现问题的电路没有办法迅速的确定问题的所在，导致无从下手，不知道从哪里开始调试。这是一个非常主观的问题，自己的能力还是有很大的缺失，必须要在今后的实验中继续锻炼和加强。其次，偶然和客观的原因是因为遇到了两个有故障的试验台。因此当电路出现了问题的时候，就无法判别是连接的问题还是试验台的问题故只能换位重做。这浪费了不少时间。但我认为自己的能力才是导致这次实验结果的主要原因。

第二，这次上机收获还是非常大的，第一，锻炼了自己的动手能力。这次和搭档的实验中，线路的版排和连接我处理的还是比较不错。第二，锻炼了自己排查故障的能力，当信号灯显示的不同于预期时。面对的繁杂的电路图时，一定要有淡定和平常的心态，非常没有办法顺利找出故障。第三，我的体会是想做好实验基本概念一定要熟悉，我们一定要把课本吃透，不然是没有办法有条不紊的完成实验的，结果必定是走走停停。因此，基础的实践的前提。

总而言之，自己应该再接再厉。把后面的几次组原实验完成的更好！