计算机组成原理实验指导书

六.思考与分析：

（1）数据通路图中各个部件的控制信号是怎样产生的？

（2）单步执行指令ADD X,R0,分析运算器的控制信号的作用？

七.实验报告要求：

（1）画出该实验电路接线图。

（2）在实验过程中，出现了哪些问题?是如何解决的? （3）回答思考题。

9

9

实验二 运算器组成实验

（一） 算术逻辑运算实验

一．实验类型

验证型实验（4学时）

二. 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。

三．实验环境

TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。

四．背景知识

集成逻辑芯片74LS181是一个4位的ALU单元，引脚如图2.1所示。逻辑构成如图1.2所示，逻辑功能如表2.1所示，

图2.1 74LS181芯片引脚

10 10

图2.2 74LS181逻辑图

表2.1 74LS181的逻辑功能表 S3 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 F=A F=A+B F=A+B F=0减1 F=A加A B F=A B 加(A+B) F=A减B减1 F=A B减1 F=A加AB F=A加B F=AB加(A+B ) F=AB减1 F=A加A F=A加(A+B) F=A加(A+B ) F=A减1 11

M=0（算术运算） Cn=1(无进位) Cn=0(有进位) F=A加1 F=A+B加1 F=A+B加1 F=0 F=A加A B加1 F=A减B F=A B F=A加AB加1 F=A加B加1 F=AB加(A+B ) 加1 F=AB F=A加A加1 F=A加(A+B) 加1 F=A加(A+B ) 加1 F=A M=1（逻辑运算） F= A F=A+B F=A+B F=0 F=AB F=A⊕B F=A B F=A+B F= A⊕B F= B F=AB F=1 F=A+B F=A+B F=A 11

F=A B 加(A+B) 加1 F= B

五．实验内容

１．实验原理

实验中所用的运算器数据通路如图2.3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2.3 运算器数据通路

２．实验步骤

（１） 按图2.4连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。

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。

12 12