实验一 运算器实验

武汉工程大学

计算机科学与工程学院

《计算机组成原理》实验报告

专业班级XX 实验地点机电大楼302

学生学号XX 指导教师XX

学生姓名XX 实验时间第10周

实验项目运算器实验

实验类别操作性（√）验证性（）设计性（）综合性（）其它（）

实验目的及要求

实验目的：

1、掌握简单运算器的数据传输方式。

2、验证运算功能发生器（74LS181）及进位控制的组合功能。

实验要求：

完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元的运用。

成绩评定表

类别评分标准分值得分合计

上机表现积极出勤、遵守纪律

主动完成实验设计任务

30分

程序代码比较规范、基本正确

功能达到实验要求

30分

实验报告及时递交、填写规范

内容完整、体现收获

40分

评阅教师：

日期：年月日

实验内容

一、实验原理

图1-1 运算器原理

实验中所用的运算器原理如图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（74LS273）锁存，锁存器的输入已连至数据总线，数据开关（INPUT UNIT）用来给出参与运算的数据，经一三态门（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。

本实验装置的控制线（CTR-IN UNIT）应与（CTR-OUT UNIT）相连，数据总线、时序电路（TIME UNIT）产生的脉冲信号（T1-T4）、P（1）、P（2）、P（3）本实验装置已作连接，（CLK UNIT）必须选择一档合适的时钟，其余均为电平控制信号（HC-UNIT）。进行实验时，首先按动位于本实验装置右中则的复位按钮使系统进入初始待令状态，在LED显示器闪动出现“P.”的环境下，按动增址命令键使LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示本装置已进入手动单元实验状态，在

该状态下按动单步命令键，即可获得实验所需的单脉冲信号，而各电平控制信号用位于LED显示器左方的K25-K0二进制数据开关来模拟。

在进行手动实验时，必须先预置开关电平：/ Load=1，/CE=1，其余开关控制信号电平均置为0，这在以后手动实验时不再说明，敬请注意。

二、实验连接

按上图实验线路作以下连接：

1、八位运算器控制信号连接：位于实验装置左上方的控制信号（CTR-OUT UNIT）中的（S3、S

2、S1、S0、M、/CN、LDDR1、LDDR2、LDCZY、C、B、A）与位于实验装置右中方的（CTR-IN UNIT）、位于实验装置左中方的（UPC UNIT）、位于右上方的（FL- UNIT）作对应连接。

2、完成上述连接，仔细检查无误后方可接通电源进入实验。

三、实验仪器工作状态设定

在闪动的“P.”状态下按动"增址”命令键，使LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示本装置已进入手动单元实验状态。

四、实验项目

（一）算术运算实验

拨动二进制数据开关向DR1和DR2寄存器置数（置数灯亮表示它所对应的数据位为‘1’、反之为‘0’）。具体操作步骤图示如下：

[CBA=001] [LDDR1=1] [LDDR1=0]

[LDDR2=1] [LDDR2=0]

[“按STEP”] [按“STEP”]

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（CBA=000），打开ALU 输出三态门（CBA=010），当置S3、S2、S1、S0、M为11111时，总线指示灯（BUS-DISP UNIT）显示DR1中的数，而置101 01时总线指示灯将显示DR2中的数。

算术运算（不带进位加）的实验方法：置CBA=010，S3、S2、S1、S0、M、/CN状态为100101，LDCZY=0，此时数据总线上的显示灯应为00001100（0CH）。

（二）进位控制实验

进位控制运算器的实验原理如图1-1右上下角所示，其中181的进位端进入LS74锁存器D端，该端的状态锁存由T4、/CN和LDCZY信号控制，T4是时序脉冲信号，在T4周期将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中，实验时按动“单步”命令键产生。/CN、LDCZY是电平控制信号，在/CN=0时实现强制性带进位运算且进位为1，/CN=1、LDCZY=0时实现不带进位控制运算；在/CN=1、LDCZY=1时可实现带进位控制运算。

（1）进位标志清零具体操作方法如下：

关闭数据输入三态（CBA=000），S3、S2、S1、S0、M的状态置为00000，/CN状态置为0，LDCZY 状态置为1，（清零时DR1寄存器中的数应不等于FF）按动单步命令键。

注：进位标志指示灯CY亮时表示进位标志为1，有进位；标志指示灯CY灭时表示进位为0，无进位。

（2）用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数

首先关闭ALU输出三态门（CBA=000），开启数据开关输入三态门（CBA=001），设置数据开关。例如向DR1存入01010101，向DR2存入10101010。具体操作步骤同上：

（3）验证带进位运算及进位锁存功能，使/CN=1，LDCZY=1，来进行带进位算术运算。例如：做加法运算，首先向DR1、DR2置数，然后关闭数据输入三态（CBA=000）、打开ALU输出三态门（CBA=010），S3、S2、S1、S0、M状态为10010，此时数据总线上显示的数据为DR1加DR2加当