计算机组成原理课程设计实验报告

计算机组成原理课程设计实验报告

实验一

一、实验名称

验证74LS181运算和逻辑功能。

二、实验目的

（1） 掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理； （2） 熟悉简单运算器的数据传送通路；

（3） 画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；

（4） 验证4位运算功能发生器（74LS181）组合功能。

三、实验原理

ALU（算术逻辑单元）能进行多种算术运算和逻辑运算。一个4位的ALU—74LS181运算功能发生器能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下： 方式 M=1逻辑运算 M=0算术运算 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 逻辑运算 F=/A F=/(A+B) F=(/A)B F=0 F=/(AB) F=/B 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 CN=1（无进位） F=A F=A+B F=A+/B F=负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=(A+/B)加AB F=AB减1 F=A加A F=(A+B)加A F=(A+/B)加A F=A减1 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+B)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=(A+/B)加AB加1 F=AB F=A加A加1 F=(A+B)加A加1 F=(A+/B)加A加1 F=A （上表中的“/”表示求反）

ALU—74LS181引脚说明：M=1逻辑运算，M=0算术运算 引 脚 M状态控制端 S3 S2 S1 S0运算选择控制 A3 A2 A1 A0 Cn 最低位进入输入 Cn+4本片产生的进位信号 F3 F2 F1 F0 说 明 M=1逻辑运算；M=0算术运算 S3 S2 S1 S0决定电路执行哪一种算术 运算数1，引脚3为最高位 Cn=0有进位，Cn=1无进位 Cn+4=0有进位，Cn+4=1无进位 F3 F2 F1 F0运算结果，F3为最高位

四、实验内容

1、

首先看懂74LS181各个引脚的功能；

U122321191222018654378~A0~A1~A2~A3~B0~B1~B2~B3S0S1S2S3CNM~F0~F1~F2~F3CN4AEQB~P~G910111316141517

74LS181N

8个数据输入端（~A0、~A1、~A2、~A3，~B0、~B1、~B2、~B3，其中八个输入端中A3和B3是高位）。四个控制端S0、S1、S2、S3，这四个控制端主要控制两个四位输入数据的运算，例如加、减、与、或。CN端处理进入芯片前进位值，M控制芯片进行算术运算还是逻辑运算。F0、F1、F2、F3是四个二进制输出端。

U3U4U2DCD_HEX_BLUEDCD_HEX_BLUEDCD_HEX_BLUEU14689~P~G1517~B0~B1~B2~B3CN4AEQB16142、

VCC5V3512220182~A0~A1~A2~A3VCC~F0~F1~F2~F31223211912910111318171615J5画出4位ALU验证示意图；

Key = Space107121314VCC74LS181N117824CNMGND6543S0S1S2S30VCC0VCC5V

3、 对实验数据进行验证：

验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表： 算术运算（M=0） S3 S2 S1 S0 数据1 数据2 CN=1 CN=0 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

AH AH AH AH FH FH FH FH FH FH FH FH 5H 5H 5H 5H 5H 5H 5H 5H 1H 1H 1H 1H FH FH FH FH 5H 5H 5H 5H F=AH F=FH F=AH F=FH F=DH F=DH F=DH F=DH F=EH F=EH F=EH F=EH F=AH F=AH F=4H F=4H F=BH F=0H F=BH F=0H F=EH F=EH F=EH F=EH F=FH F=FH F=FH F=FH F=BH F=BH F=5H F=5H 逻辑运算（M=1） F=5H F=0H F=5H F=0H F=EH F=EH F=EH F=EH F=FH F=FH F=FH F=FH F=FH F=FH F=5H F=5H 五、总结及心得体会

此次实验通过一个简单运算器的形式，让我掌握电路设计和分析的方法和能力；清楚的明白了74LS181芯片各个引脚的功能，知道如何通过控制开关来进行各种运算。

这个实验也为我接下来进行实验二打下了坚实的基础。不至于在纷繁的电路图中迷失方向，只有弄明白个个芯片的功能及如何控制，才会得出正确的结果。