发布时间 : 星期日 文章EL-JY- 计算机组成原理第二套 实验一更新完毕开始阅读9b1715b7cdbff121dd36a32d7375a417876fc114
实验一 运算器实验
一、实验目的：
1． 掌握运算器的组成及工作原理；
2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；
3． 验证带进位控制的74LS181的功能。 二、预习要求：
１ 复习本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理； ２ 预习实验步骤，了解实验中要求的注意之处。 三、实验设备：
EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 四、电路组成：
本模块由算术逻辑单元ALU 74LS181（U7、U8、U9、U10）、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244（U11、U12）和控制电路（集成于EP1K10内部）等组成。电路图见图1-1(a)、1-1(b)。
图1-1（a）ALU电路
图1-1（b）ALU控制电路
算术逻辑单元ALU是由四片74LS181构成。74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn决定。高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。
四片74LS273构成两个16位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。
图1-2 74LS181管脚分配 表1-2 74LS181输出端功能符号 74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。
选择 M=1 M=0 算术操作 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 逻辑操作 F=/A F=/(A+B) F=/A*B F=0 F=/(A*B) F=/B F=(/A*B+A*/B) F=A*/B F=/A+B F=/(/A*B+A*/B) F=B F=A*B F=1 F=A+/B F=A+B F=A Cn=1（无进位） F=A F=A+B F=A+/B F=－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A*B F=A加B F=(A+/B)加A*B F=A*B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A *B加1 F=A加B加1 F=(A+/B)加A*B加1 F=A*B F=A加A 加1 F=(A+B)加A加1 F=(A+/B)加A加1 F=A 表1-1 74LS181功能表
图1-3（a） 74LS273管脚分配 图1-3（b）74LS273功能表
图1-4（a） 74LS244管脚分配 图1-4（b） 74LS244功能
五、工作原理：
运算器的结构框图见图1-5：
算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并／串形式构成16位运算器。它可以对两个16位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。
三态门74LS244作为输出缓冲器由ALU-G信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。
四片74LS273作为两个16数据暂存器，其控制信号分别为LDR1和LDR2，当LDR1和LDR2 为高电平有效时，在T4脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂存器保存。