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实验三运算器的组成及设计实验

软件28王慧君

一、实验目的

1．掌握运算器的组成结构；

2．掌握运算器的工作原理；

3．验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）。

4．了解如何用硬件实现算术运算；逻辑运算；移位控制。

二、实验设备

TDN—CM++计算机组成原理与系统结构教学实验系统一套。

排线若干。

PC微机一台。

三、实验内容

1．算术逻辑运算实验原理

实验中所用的运算器数据通路如图1-1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（74LS373）锁存，锁存

器的输入连至数据总线，数据开关（“INPUTDEVICE”）用来给出参与运算的

数据，并经过一三态门（74SL245）和数据总线相连，数据显示灯（“BUSUNIT”）

已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。

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，其他均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至

“W/RUNIT”的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将“W/RUNIT”

的T4接至“STATEUNIT”的微动开关KK2，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“SWITCHUNIT”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。

图1-1运算器数据通路

2．算术逻辑运算实验步骤

（1）按图1-2连接实验线路，仔细查线无误后，接通电源。

图1-2实验接线图

（2）用二进制数码开关向DR1和DR2寄存器置数。具体操作步骤图如下：

图1-3实验步骤图

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-B=1），打开ALU输出三态门（ALU-B=0），当置S3，S2，S1，S0，M

为11111时，总线指示灯显示DR1中的数，而置成10101时总线指示灯显示DR2

中的数。

（3）验证74LS181的算术运算和逻辑运算功能（采用正逻辑）

在给定DR1=65，DR2=A7的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输

出，填如表1-1中，并和理论分析表1-2进行比较，验证。

表1-274LS181功能表

S3S2S1S0M=0M=1

Cn=1Cn=0

0000F=AF=A加1F=A

0001F=A+BF=A+B加1F=BA

0010F=A+BF=A+B加1F=AB

0011F=减1F=0F=0

0100F=A加ABF=A加AB加1F=AB

0101F=（A+B）加ABF=（A+B）加AB加

1

F=B

0110F=A减B减1F=A减B

F=BA

0111F=AB减1F=ABF=AB

1000F=A加ABF=A加AB加1F=A+B

1001F=A加BF=A加B加1

F=

BA

1010F=（A+B）加ABF=（A+B）加AB加

1

F=B

1011F=AB减1F=ABF=AB

1100F=A加A*F=A加A*加1F=1

101F=（A+B）加AF=（A+B）加A加1F=A+B

1110F=（A+B）加AF=（A+B）加A加

1

F=A+B

1111F=A减1F=AF=A