华中科技大学-组成原理实验报告-运算器组成实验.doc
课程实验报告
课程名称：计算机组成原理
专业班级：信息安全1003班
学号：U201014669
姓名：蒋志斌
同组成员：张源信
报告日期：2012年5月
计算机科学与技术学院
目录
TOC\o1-3\h\u11522一、实验名称 3
30882二、实验目的 3
24648三、实验设备 3
2936四、实验任务 3
24176五、预备知识 4
141061、运算器的相关知识 4
27762、注意事项： 5
16158六、设计思路、电路实现与电路分析说明 5
311611、任务分析 5
209452、设计思路 7
182453、电路实现与详细分析说明 8
28004七、实验结果的记录与分析 10
10372八、实验中碰到的问题及解决办法 11
27612九、收获与体会 11
3101十、参考书目 12
一、实验名称
实验名称：运算器组成实验
二、实验目的
1、掌握带累加器的运算器实验
2、掌握溢出检测的原理及实现方法
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的运算支持补码加减法运算，支持有符号数溢出检测等功能
三、实验设备
JZYL—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台
芯片：74LS181运算器芯片 2片
74LS3738D锁存器 3片
四、实验任务
自己设计一个电路和利用实验参考电路进行实验，实验要求先将多个运算数据事先存入存储器中，再由地址选中，选择不同的运算指令，进行运算，并将结果显示，还可以进行连续运算和移位，最后将最终结果写入到存储器中。
五、预备知识
1、运算器的相关知识
运算器是对数据进行加工处理的部件，它具体实现数据的算术运算和逻辑运算，所以又称算术逻辑运算部件，简称ALU，它是中央处理器的重要组成部分。计算机中的运算器结构一般都包含如下几个部分：加法器、一组通用寄存器、输入数据选择电路和输出数据控制电路等。74LS181能执行16种算术运算和16种逻辑运算，当工作方式控制端（M）为低电平时执行算术运算，当工作方式控制端（M）为高电平时执行逻辑运算，运算功能由功能选择端（S0-S3）决定。
对74LS181的说明：
引出端符号：
运算数输入端（低电平有效）
运算器输入端（低电平有效）
进位输入端
进位输出端
运算输出端（低电平有效）
工作方式控制
功能选择
2、注意事项：
1）74LS181的输入和输出应按顺序，不能接乱或接反。
2）实验中的开关较多，实验时若记不清楚就容易因混乱而发生错误，因此对于用不到的引脚就不用接开关了。
六、设计思路、电路实现与电路分析说明
1、任务分析
方案选择：这个实验既可以自己设计电路，也可以参考老师所给的电路。我们选择了参考老师所给的参考电路。
芯片选择与分析：根据方案的示意图，方案需要用到两片74LS181芯片和三片74LS373芯片。其中74LS181做数据运算器，74LS373做数据锁存器。
各芯片介绍如下：
1）74LS373：74LS373是一个8D锁存器。当三态允许控制端OE为低电平时，O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，即不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。当锁存允许端LE为高电平时，O随数据D而变。当LE为低电平时，O被锁存在已建立的数据电平。当LE端施密特触发器的输入滞后作用，使交流和直流噪声抗扰度被改善400mV。
引出端符号：
D0～D7数据输入端
OE三态允许控制端（低电平有效）
LE锁存允许端
O0~O7输出端
74LS373管脚图
74LS373真值表
Dn
LE
OE
On
H
H
L
H
L
H
L
L
X
L
L
Q0
X
X
H
高阻态
2）74LS181：74LS181是一个四位运算器。实验中要用多个如下图所示的异或门来实现数据的奇偶校验。
74LS181管脚图
2、设计思路
将两片74LS181通过373连在一起，通过373的锁存功能实现八