实验一运算器组成实验一、实验目的1、学习数据信息的表示方法，熟练掌握几种四则运算方法。2、掌握运算器的工作原理及其组成结构，学习运算器的设计方法。3、熟悉简单运算的数据传送通路。4、验证运算器功能发生器(74LS181)的组合功能。二、实验设备TWL-PCC计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干；PC微机一台（选配）。三、实验原理本实验中所用的运算器数据通路图如图1.1所示。本通路图中运算器单元由算术逻辑运算单元（ALU）、两个字长的工作暂存器TR1和TR2及一个8位的输出三态门组成。其中ALU是由两片74LS181以并-串型构成的8位字长的算术逻辑运算单元。两个芯片的控制端S3、S2、S1、S0、M相应的控制信号相互并到一起由排针引出至外部。74LS181的功能表见表1-1。参与运算的两数据暂存器TR1和TR2由锁存器74LS273来实现。当C_TR1或C_TR2为高电平时，此时来一个T4脉冲，内总线上的数据即被打入到相应的暂存器中。运算器的运算结果数据输出经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，此三态门输出由一个B_ALU控制信号控制，当B_ALU为低电平（0）时，运算器的运算结果输出至内总线上，而为高电平（1）时，则输出高阻态，不影响内总线上的其他数据。C_TR2T4Q7--Q4Q3--Q0TR1(273)Q7-Q4Q3-Q0TR2(273)D7----D0C_TR1S2S3S1CN+4CN+4F3--F0MCNB3-B0MA3-A0ALU(181)F3--F0ALU(181)CN+4MA3-A0B3-B0CNA7----A0B7---B0Èý̬ÃÅ£¨245£©B_ALUD7----D0S0CNA7----A0B7---B0Èý̬ÃÅ£¨245£©Êý¾Ý¿ª¹ØB_SWRDÊý¾Ý×ÜÏßÔËËãÆ÷µ¥ÔªÊäÈëÉ豸µ¥Ôª..D7D0D7D0GGCPCPAJ1图1.1运算器数据通路图“输入设备单元”的8位数据开关经过一个三态门（74LS245）连接到内总线上，该三态门的输出由B_SW和RD控制信号相或得出，当或的结果为低电平（0）时，数据开关所置的数据输出至内总线上。“数据总线”单元上的总线数据显示灯已与内总线相连，用来显示内总线上的数据。运算器单元所须的T4脉冲信号连接至该单元的T4排针端。实验时，微动开关KK2的输出KK2+连接到该单元的T4排针端，按动一1下微动开关，即可获得一个单脉冲信号。此实验中的其他S3、S2、S1、S0、M、CN、C_TR1、C_TR2、B_ALU、B_SW、RD等都为电平信号，将他们连接到“开关组单元”中的二进制数据开关上来模拟不同的电平状态。“开关组单元”的SW1--SW17为相互独立的二进制数据开关，开关向上时为0，开关向下时为1。表1.174LS181的逻辑功能表输入为A和B，输出为F，为正逻辑S3S2S1S0M=0(算术运算)M=1(逻辑运算)Cn=1(无进位)Cn=0(有进位)0000F=AF=A加1F=A0001F=A+BF=(A+B)加1F=A+B0010F=A+BF=(A+B)加1F=AB0011F=0减1F=0F=00100F=A加ABF=A加AB加1F=AB0101F=AB加(A+B)F=AB加(A+B)加1F=B0110F=A减B减1F=A减BF=A⊕B0111F=AB减1F=ABF=AB1000F=A加ABF=A加AB加1F=A+B1001F=A加BF=A加B加1F=A⊕B1010F=AB加(A+B)F=AB加(A+B)加1F=B1011F=AB减1F=ABF=AB1100F=A加AF=A加A加1F=11101F=A加(A+B)F=A加(A+B)加1F=A+B1110F=A加(A+B)F=A加(A+B)加1F=A+B1111F=A减1F=AF=A当向TR1或TR2工作暂存器打入数据时，数据开关三态门打开，这时应保证运算器输出三态门关闭；同样，当运算器输出结果至总线时也应保证数据输入三态门是在关闭状态。本TWL-PCC计算机组成原理实验系统中的所有LED指示灯均为亮时所示状态为高电平（1），灯不亮时所示其状态为低电平（0）。四、实验步骤1、连接实验线路。参考实验连线图见图1.2。仔细检查无误后，接通电源。ÊäÈëÉ豸µ¥Ôª¿ª¹Ø×éµ¥ÔªÔËËãÆ÷µ¥ÔªSW3SW4B_SWRD(B_SW)(CS)D7D0...(S3CN)...SW16...SW11S3CN.........SW10SW9C_TR1C_TR2(C_TR1)(C_TR2)D7D0...SW7B_ALU(B_ALU)D7D0.....................T4KK2+×ÜÏßµ¥ÔªÊ±ÐòÐźŷ¢ÉúÆ÷µ¥ÔªAJ1..图1.2运算器组成实验接线图2、先置相关的控制信号为初始态，即使运算器和输入设备的输出都为高阻态（B_ALU=1、B_SW=1）,“输入2设备单元”中的RD信号可以一直为低电平（RD=0）,暂存器TR1和TR2的门控信号都为低电平（C_TR1=0、C_TR2=0）。3、通过“输入设备单元”的数据开关向暂存器TR1中置数。①拨动...
