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計算機組成原理運算器實驗————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期: 成績: 計算機原理實驗室實驗報告課程:計算機組成原理姓名:袁通專業:軟件工程學號:152056136日期:2017年6月太原工業學院計算機工程系實驗一:運算器實驗實驗環境PC機+Win2007(旗艦版+proteus仿真器實驗日期2017.6.6實驗內容[基本要求]熟悉proteus仿真系統設計并驗證4位算數邏輯單元的功能[擴展要求]1.實現8位二進制算數邏輯單元[思考內容]思考單總線,雙總線和三總線結構在設計上的異同理論分析或算法分析理論分析:ALU能進行多種算術運算和邏輯運算。4位ALU-74LS181能進行16種算術運算和邏輯運算,功能表如下所示:工作選擇邏輯運算(M=1)算術運算(M=0)=1(=0(有進位)0000F=/AF=AF=A加10001F=/(A+B)F=(A+B)F=(A+B)加10010F=(/A)BF=A+/BF=(A+/B)加10011F=0F=負1(補碼形式)F=00100F=/(AB)F=A加A(/B)F=A加A/B加10101F=/BF=(A+B)加A/BF=(A+B)加A/B加10110F=A⊕BF=A減B減1F=A減B0111F=A/BF=A(/B)減1F=A(/B)1000F=/A+BF=A加ABF=A加AB加11001F=/(A⊕B)F=A加BF=A加B加11010F=BF=(A+/B)加ABF=(A+/B)加AB加11011F=ABF=AB減1F=AB1100F=1F=A加AF=A加A加11101F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加11110F=A+BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11111F=AF=A減1F=A基本要求和擴展要的主要區別:基本只利用了一個74ls181,由A和B兩個操作數,實現基本的4位2進制數的運算。而擴展要求使用了2個74ls181,1個位AB操作數的第四位第2個是AB操作數的高四位,+相連,使低4位運算產生的進位送進高4位運算中。實現8位二進數的16中操作。三.實現方法(含實現思路、程序流程圖、實驗電路圖和源程序列表等)(1)設計并驗證4位算數邏輯單元的功能:ALU-74LS181引腳說明:M=1邏輯運算,M=0算術運算引腳說明M狀態控制端M=1邏輯運算;M=0算術運算。S3S2S1S0運算選擇控制S3S2S1S0決定電路執行哪一種算術A3A2A1A0運算數1,引腳3為最高位B3B2B1B0運算數2,==++4=+4=1無進位;F3F2F1F0F3F2F1F0運算結果,F3為最高位(2)74LS181的A3A2A1A0,B3B2B1B0作為輸入端口,分別輸入二進制數值,然后用運算選擇控制端口S3S2S1S0來選擇執行什么操作,通過改變控制端口的操作來觀察輸出結果的不同。(3)實現輸入輸出鎖存輸入設備數據開關經一個三態門(74LS273)和數據總線相連。輸出設備經一鎖存器(74LS273)實現,蓋鎖存起的輸入端和數據總線相連,輸出端以二進制的形式輸出結果。實驗電路如下圖所示:四.實驗結果分析(含執行結果驗證、輸出顯示信息、圖形、調試過程中所遇的問題及處理方法等)(一)基本實驗驗證74LS181型4位ALU的邏輯算術功能,填寫下表(下表中的“/”表示求反):S3S2S1S0A3A2A1A0B3B2B1B0算術運算(M=0)邏輯運算(M==1(=0(有進位)100100011001F=A加B(圖1)F=A加B加1(圖2)F=/(A⊕B)(圖3)圖1圖2圖32.擴展實驗擴展電路圖:S0S1S2S3數據A數據B算術運算(M=0)邏輯運算(M==1(=0(有進位)10010001100100011001F=00110010(圖1)F=00110011(圖2)F=11111111(圖3)實驗結果驗證圖1圖2圖3思考問題:思考單總線,雙總線和三總線結構在設計上的異同1.單總線結構:只有一條系統總線,所有部件通過系統總線接入。各大部件都連接在單一的一組總線上,故將這個單總線稱為系統總線。2.雙總線結構:在單總線的基礎上增加一條專用于CPU和主存之間的數據傳送通路。這種結構保持了單總線系統簡單、易于擴充的優點,但又在CPU和主存之間專門設置了一組高速的存儲總線,使CPU可通過專用總線與存儲器交換信息,減輕了系統的負擔。3.三總線結構:在雙總線系統的基礎上增加I/O總線形成的。其中,系統總線是CPU、主存和通道(IOP)之間進行數據傳送的公共通道,而I/O總線是多個外部設備與通道之間進行數據傳送的公共通道。結論通過這次實驗的完成,我學會了系統的應用,以及怎樣繪制一個74LS181的寄存器,從而

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總結

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