组成原理算术逻辑运算实验.doc

一、目的 二、三、 实验中所用的运算器数据通路图如图 2.6-1。图中所示的是由两片 74LS181 芯片以并/串形式构成的 8 位字长的运算器。右方为低 4 位运算芯片，左方为高 4 位运算芯片。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。低位芯片的进位输入端 Cn 可与外来进位相连，高位芯片的进位输出引至外部。 两个芯片的控制端 S0～S3 和 M 各自相连，其控制电平按表 2.6-1。 为进行双操作数运算，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器 DR1、DR2（用锁存器 74LS273 实现）来锁存数据。要将内总线上的数据锁存到 DR1 或 DR2 中，则锁存器74LS273 的控制端 LDDR1 或 LDDR2 须为高电平。当 T4 脉冲来到的时候，总线上的数据就被锁存进 DR1 或 DR2 中了。 为控制运算器向内总线上输出运算结果，在其输出端连接了一个三态门（用 74LS245 实现）。若要将运算结果输出到总线上，则要将三态门 74LS245 的控制端 ALU-B 置低电平。否则输出高阻态。 数据输入单元(实验板上印有 INPUT DEVICE)用以给出参与运算的数据。其中，输入开关经过一个三态门（74LS245）和内总线相连，该三态门的控制信号为 SW-B，取低电时，开关上的数据则通过三态门而送入内总线中。 总线数据显示灯（在 BUS UNIT 单元中）已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。 控制信号中除 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”单元中的相应时序信号引出端，因此，需要将“W/R UNIT”单元中的 T4 接至“STATE UNIT”单元中的微动开关 KK2 的输出端。在进行实验时，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲。 S3、S2、 S1、S0 、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B 各电平控制信号则使用“SWITCH UNIT”单元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。 对于单总线数据通路，作实验时就要分时控制总线，即当向 DR1、DR2 工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。 四1．按图 2.6-2连接实验电路并检查无误。图中将用户需要连接的信号线用小圆圈标明（其它实验相同，不再说明）。 2．开电源开关。 3．用输入开关向暂存器 DR1 置数。 ①拨动输入开关形成二进制数或其它数值）。（数据显示灯亮为 0，灭为1）。 ②使 SWITCH UNIT 单元中的开关 SW-B=0（打开数据输入三态门）、ALU-B=1（关闭ALU输出三态门）、LDDR1=1、LDDR2=0。 ③按动微动开关 KK2，则将二进制数置入 DR1 中。 4．用输入开关向暂存器 DR2 置数。 ①拨动输入开关形成二进制数或其它数值）。 ②SW-B=0、ALU-B=1 保持不变，改变 LDDR1、LDDR2，使 LDDR1=0、LDDR2=1。 ③按动微动开关 KK2，则将二进制数置入 DR2 中。 5．检验 DR1 和 DR2 中存的数是否正确。 ①关闭数据输入三态门（SW-B=1），打开 ALU输出三态门（ALU-B=0），并使LDDR1=0、LDDR2=0，关闭寄存器。 ②置 S3、S2、 S1、S0 、M 为 1 1 1 1 1，总线显示灯则显示 DR1 中的数。 ③置 S3、S2、 S1、S0 、M 为 1 0 1 0 1，总线显示灯则显示 DR2 中的数。 6．改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。 ①SW-B=1、ALU-B=0 保持不变。 ②按表 2-2 置 S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 的数值，并观察总线显示灯显示的结果。 例如：置 S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 为 1 0 0 1 0 1，运算器作加法运算。 置 S3、S2、 S1、S0 、M、Cn 为 0 1 1 0 0 0，运算器作减法运算。 7．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。 五、实验结果 DR1 DR2 S3 S2 S1 S0 M=0（算术运算） M=1 （逻辑运算） Cn=1 无进位 Cn=0 有进位