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甘肃政法学院信息安全、计算机科学与技术专业本科课程实验教学大纲
计算机组成原理原理
一、《计算机组成原理》课程实验教学基本要求
计算机组成原理是一门理论和实践结合及其紧密的课程，因此在课程的教学活动中需要采取多种教学手段与方法，以达到良好的教学效果。计算机组成原理的实验教学是理论联系实际的重要环节，是理论课堂教学的补充和继续。因此，该课程的实验教学要求学生通过实验课程的学习，完成实验指导书具体规定的各项实验内容，通过实验使学生实现正确和熟练地掌握计算机组成原理的实验技能和基本操作，提高学生动手能力。
二、实验项目总表
序号 实验项目名称 学时数 项目类别 项目类型 1 2 3 4 运算器实验 存储器实验 微程序控制器实验 基本模型机设计与实现 三、实验内容
实验一 运算器实验
（一）实验目的与要求
1. 掌握简单运算器的组成以及数据传送通路。
6 4 6 12 验证实验 验证实验 验证实验 设计实验 必做 必做 必做 必做 2. 验证运算功能发生器（74LS181）的组合功能。 （二）实验原理
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图1 运算器数据通路图
实验中所用的运算器数据通路如图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。运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器（74LS273）锁存，锁存器的输入连至数据总线，数据输入开关（INPUT）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。运算器的输出经过一个三态门（74LS245）和数据总线相连。数据显示灯已和数据总线（“DATA BUS”）相连，用来显示数据总线内容。
图1-2中已将实验需要连接的控制信号用箭头标明（其他实验相同，不再说明）。其中除T4为脉冲信号，其它均为电平控制信号。实验电路中的控制时序信号均已内部连至相应时序信号引出端，进行实验时，还需将S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G各电平控制信号与“SWITCH”单元中的二进制数据开关进行跳线连接。其中ALU_G、SW_G为低电平有效，LDDR1、LDDR2为高电平有效。按动微动开关PULSE，即可获得实验所需的单脉冲。
（三）实验器材及设备
CCT-IV计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 （四）实验步骤与方法
l. 按图2连接实验线路，仔细检查无误后，接通电源。（图中箭头表示需要接线的地方，接总线和控制信号时要注意高低位一一对应，可用彩排线的颜色来进行区分）
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SIGNALT4+PSALU接到DATA BUSD0..JD1.D7ALU_GS3S2S1S0MCNALU_GS3S2S1S0MCNLDDR1LDDR2LDDR1LDDR2SWITCHINPUTSW_GSW_G 图2 算术逻辑运算实验接线图
2. 用INPUT UNIT的二进制数据开关向寄存器DR1和DR2置数，数据开关的内容可以用与开关对应的指示灯来观察，灯亮表示开关量为“1”，灯灭表示开关量为“0”。以向DR1中置入11000001（C1H）和向DR2中置入01000011（43H）为例，具体操作步骤如下：
首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1，LDDR1=0，LDDR2=0，ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将CONTROL UNIT的开关SP05打在
数据开关（11000001）打开三态门寄存器DR1（11000001）LDDR1=1LDDR2=0T4=数据开关（01000011）寄存器DR2（01000011）LDDR1=0LDDR2=1T4=SW_G=0“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。
上面方括号中的控制电平变化要按照从上到下的顺序来进行，其中T4的正脉冲是通过按动一次CONTROL UNIT的触动开关PULSE来产生的。
置数完成以后，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（SW_G=1），打开ALU输出三态门（ALU_G=0），使ALU单元的输出结果进入总线。当设置S3、S2、S1、S0、M、CN的状态为111111时，DATA BUS单元的指示灯显示DR1中的数；而设置成101011时，DATA BUS单元的指示灯显示DR2中的数，然后将指示灯的显示值与输入的数据进行对比。
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3. 验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）
74LS181的功能见表1，可以通过改变S3 S2 S1 S0 M CN的组合来实现不同的功能，表中“A”和“B”分别表示参与运算的两个数，“+”表示逻辑或，“加”表示算术求和。
表1 74LS181功能表 S3 S2 S1 S0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 M=0（算术运算） CN=1无进位 F=A F=A?B F=A?B F=0减1 F=A加AB F=（A?B）加AB F=A减B减1 F=AB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AB加1 F=（A?B）加AB加1 F=A减B F=AB 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 M=1 （逻辑运算） F=A F=A?B F=AB F=0 F=AB F=B F=A?B F=AB F=A?B F=A?B F=B F=AB F=1 F=A?B F=A?B F=A 通过前面的操作，我们已经向寄存器DR1写入C1H，DR2写入43H，即A=C1H，B=43H。然后改变运算器的控制电平S3 S2 S1 S0 M CN的组合，观察运算器的输出，填入表2中，并和理论值进行比较、验证74LS181的功能。
表2 运算器功能实验表 DR1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1
DR2 S3 S2 S1 S0 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 M=0（算术运算） CN=1无进位 F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= 3
CN=0有进位 F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= M=1 （逻辑运算） F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F= F=