发布时间 : 星期六 文章计算机组成原理实验指导书 - 图文更新完毕开始阅读eeb495c4bed5b9f3f80f1c77
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2、数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制。用8芯插座RA-OUT作为数据输出端，可通过短8芯扁平电缆，把数据输出端连接到数据总线。
3、判零和进位电路由1片GAL、1片7474和一些常规芯片组成，用2个LED（ZD、CY）发光管分别显示其状态。其中ZD为判零位显示灯,CY为进位位显示灯。
2.2.3.2 通用寄存器单元的工作原理：（图2-2-2）
通用寄存器单元的核心部件为2片GAL16V8，它具有锁存、左移、右移、保存等功能。各个功能都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。当置ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上的数据打入通用寄存器。可通过设置X0、X1来指定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0~Q7接入判零电路。LED（ZD）亮时，表示当前通用寄存器内数据为0。
输出缓冲器采用74LS244，当控制信号RA-O为低时，74LS244开通，把通用寄存器内容输出到总线；当RA-O为高时，74LS244的输出为高阻。 GAL 方程如下：
Clk,OE pin 1,11; A,B,C,D pin 3,4,5,6; QA,QB,QC,QD pin 18,17,14,13; S0,S1,SIL,SIR pin 8,9,2,7; Q =[QD,QC,QB,QA]; I =[D,C,B,A];
SL=[QC,QB,QA,SIL]; SR =[SIR,QD,QC,QB]; equations
Q:= S0 & S1 & I # S0 &!S1 & SR # !S0 &S1 & SL #!S0 &!S1 & Q;
图2-2-2
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2.2.3.3 控制信号说明
信号名称 X0、X1 ERA RA-O RACK M 作 用 通用寄存器的工作模式 选通通用寄存器 通用寄存器内容输出至总线 通用寄存器工作脉冲 在ALU单元中作为逻辑和算术运算的选择。在本实验中决定是否带进位移位 有效电平 见附表 低电平有效 低电平有效 上升延有效 0 带进位 1 不带进位 2.2.4 实验步骤
实验一：数据输入通用寄存器
● 把RA-IN（8芯的盒型插座）与右板上二进制开关单元中的J01插座相连(对应二进制开关H16~H23)，把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
● 把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。（请按下表接线）。 控制信号 RACK X0 X1 ERA RA-O M 接入开关位号 PLS1 孔 H12 孔 H11 孔 H10 孔 H9 孔 H4 孔 ● 二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表）。 H23 D7 0 H22 D6 1 H21 D5 0 H20 D4 0 H19 D3 0 H18 D2 0 H17 D1 1 H16 D0 0 数据总线值 8位数据 42H 置各控制信号如下：
H12 X0 1 H11 X1 1 H10 ERA 0 H9 RA-O 0 H4 M 1 ● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。 ● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
●此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
实验二：寄存器内容无进位位左移实验
● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现左移功能，置各控制信号如下： H12 X0 0 H11 X1 1 H10 ERA 0 H9 RA-O 0 H4 M 1 ● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。 ● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。
● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为84H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED
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指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
实验三：寄存器内容无进位位右移实验
● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现右移功能，置各控制信号如下： H12 X0 1 H11 X1 0 H10 ERA 0 H9 RA-O 0 H4 M 1 ● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。 ● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值右移。
● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为21H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。
● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。
附：通用寄存器的逻辑
通用寄存器（8位并入并出移位寄存器） CLR 0 1 1 1 1 1 1 X1 X0 X X X X 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 CLK X 0 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 上升沿 SL SR X X X X X X X 0 X 1 0 X 1 X QA~AH 全 0 保持不变 并行接数A~H 右移 移入0 右移 移入1 左移 移入0 左移 移入1 2.3 进位控制、通用寄存器判零实验 2.3.1 实验目的
1、熟悉带进位控制的算术逻辑运算器的组成和硬件电路 用进位寄存器来实现带进位的左移、右移。
2、熟悉判零线路。 2.3.2 实验要求
按照实验步骤完成实验项目，实现带进位位的算术逻辑运算，通用寄存器实现带进位的左移、右移功能，理解通用寄存器的判零电路。
2.3.3 实验说明
2.3.3.1 进位和判零电路的实验构成
进位和判零电路由1片GAL、74LS74和两个LED（CY、ZD）发光管组成。当有进位时CY发光管亮，ZD发光管亮表示当前通用寄存器的内容为0。
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图2-3-1
2.3.3.2 进位控制的原理：（如图2-3-1）
● 进位电路与通用寄存器、ALU有着非常紧密的关系，算术逻辑单元的进位输出和通用寄存器带进位移动都会影响进位寄存器中的结果。
● 若实验者在做算术逻辑实验时，选择了算术运算方式，当ALU的计算结果输出至总线时，在CCK 上来一个上升沿，将把74LS181的进位输出位（Cn+4）上的值（为了统一进位标识，1表示有进位，0表示无进位），打入进位寄存器（74LS74）中，并且有进位时LED(CY)发光。
● 在进行通用寄存器的数据移位实验时，把CCK和通用寄存器的工作脉冲接在一起，当选择带进位左移动时，在工作脉冲下，通用寄存器的最高位将移入进位寄存器中，进位寄存器中的值将移入通用寄存器的最低位。当进位寄存器中的值为1时，LED（CY）发亮，若进位寄存器中的值为0时，LED（CY）灭。同样在带进位右移时，也会产生这样的效果。
● 通过把通用寄存器中的每一位做“或”运算，当寄存器的每一位为0时，ZD输出0，LED（ZD）发光。
以下为GAL中的方程：
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 M X0 X1 GND
Cn+4 ALU_O CY NC NC CY_I ZD C SR SL ERA VCC SR=M * /X1 * X0 * Q0 + /M * /X1 * X0 * CY + /ALU_O*/Cn+4 SL=M * X1 * /X0 * Q7 + /M * X1 * /X0 * CY + /ALU_O*/Cn+4 CY_I = /X1 * X0 * Q0 + X1 * /X0 *Q7 + /ALU_O*/Cn+4 /ZD = /Q0 * /Q1 * /Q2 * /Q3 * /Q4 * /Q5 * /Q6 * /Q7 2.3.3.3 控制信号说明 信号名称 EDR1 EDR2
作 用 选通DR1寄存器 选通DR2寄存器 12
有效电平 低电平有效 低电平有效