计算机组成原理实验报告

《计算机组成原理实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理实验报告（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数学与计算机学院计算机组成原理实验报告课 程 名 称: 计算机组成原理实验 课 程 代 码: 年 级: 2012 级 专 业: 软件工程 姓 名: 吴海燕 指 导 教 师: 牟行军 完 成 地 点： 计算机组成原理实验室 完 成 日 期： 2102 年 6 月 6 日 20_13_学年至 20_14_学年度第_2 学期实验一 算术逻辑运算单元实验1、实验目的1. 掌握简单运算器的数据传输方式2. 掌握 74LS181的功能和应用2、实验要求完成不待进位位算术运算，逻辑运算实验。按照实验步骤完成实验项目，了解算术逻辑运算单元的运行过程。3、实验说明（1）ALU 单元实验构成（如图 3）1运算器由

2、 2片 74LS181构成 8位字长的 ALU单元22 片 74LS373作为 2个数据锁存器（DR1、DR2） ，8 芯插座 ALU-OUT作为数据输入端，可通过短 8芯扁平电缆，把数据输入端连接到数据总线上。3运算器的数据输出由一片 74LS244（输出缓冲器）来控制，8 芯插座 ALU-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上。图 3 算术逻辑单元布局图图 4 算术逻辑单元原理图（2）ALU 单元的工作原理（如图 4）数据输入锁存器 DR1的 EDR1为低电平，并且 D1CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器 DR1。同样，使 EDR2为低电平，

3、并且 D2CK有上升沿时，把来自数据总线上的数据打入锁存器 DR2。算术逻辑运算单元的核心是由 2片 74LS181构成，它可以进行 2个 8位二进制数的算术逻辑运算，74LS181 的各种工作方式可通过设置其控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN） 。当实验者正确设置了 74LS181的各个控制信号，74LS181会运算数据锁存器 DR1、DR2 内的数据。由于 DR1、DR2 已经把数据锁存，只要 74LS181的控制信号不变，那么 74LS181的输出数据也不会发生改变。输出缓冲器采用 74LS244，当控制信号 ALU-O为低电平时，74LS244 导通，把74LS181的运

4、算结果输出到数据总线；ALU-O 为高电平时，74LS244 的输出为高阻。（3）控制信号说明信号名称 作用 有效电平EDR1 选通 DR1寄存器 低电平有效EDR2 选通 DR2寄存器 低电平有效D1CK DR1寄存器工作脉冲 上升沿有效D2CK DR2寄存器工作脉冲 上升沿有效S0S3 74LS181工作方式选择M 选择逻辑或者算术运算CN 有无进位输入CCK 进位寄存器的工作脉冲 上升沿有效ALU-O 74LS181计算结果输出至总线低电平有效4、实验步骤（1）逻辑或运算实验1把 ALU-IN（8 芯的盒型插座）与 CPT-B板上的二进制开关单元中 J1插座相连（对应二进制开关 H16H

5、23）, 把 ALU-OUT（8 芯的盒型插座）与数据总线上的 DJ2相连。2把 D1CK和 D2CK用连线连到脉冲单元的 PLS1上，把 EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M 接入二进制开关（请按下表接线）信号定义 接入开关位号D1CK PLS1孔D2CK PLS1孔EDR1 H8孔EDR2 H7孔ALU-O H6孔CN H5孔M H4孔S3 H3孔S2 H2孔S1 H1孔S0 H0孔3按启停单元中的运行按钮，使实验机处于运行状态。4二进制开关 H16H23作为数据输入，置 33H（对应开关如下表）H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数

6、据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 0 1 1 0 0 1 1 33H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S00 1 0 1 1 1 1 1 05按脉冲单元中的 PLS1脉冲按键，在 D1CK上产生一个上升沿，把 33H打入 DR1数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定 DR1寄存器（74LS373）的输出端，检验数据是否进入DR1中。6二进制开关 H16H23作为数据输入，置 55H（对应开关如下表） 。H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据

7、总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S01 0 0 1 1 1 1 1 07按脉冲单元中的 PLS1脉冲按键，在 D2CK上产生一个上升沿，把 55H打入 DR1数据锁存器。$ 经过 74LS181的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的 LED显示灯IDB0IDB7应该显示为 77H。（2）不带进位位加法运算实验1二进制开关 H16H23作为数据输入，置 33H（对应开关如下表） 。H23

8、H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 0 1 1 0 0 1 1 33H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S00 1 0 1 0 1 0 0 12按脉冲单元中的 PLS1脉冲按键，在 D1CK上产生一个上升沿，把 33H打入 DR1数据锁存器，通过逻辑笔来测量确定 DR1寄存器（74LS373）的输出端，检验数据是否进入DR1中。3二进制开关 H16H23作为数据输入，置 55H（对应开关如下表） 。H23 H

9、22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 1 0 1 0 1 0 1 55H置各控制信号如下：H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0EDR1 EDR26 ALU-O CN M S3 S2 S1 S01 0 0 1 0 1 0 0 14按脉冲单元中的 PLS1脉冲按键，在 D2CK上产生一个上升沿，把 55H打入 DR1数据锁存器。$ 经过 74LS181的计算，把运算结果输出到数据总线上，数据总线上的 LED显示灯IDB0IDB7应该显示为 88H。（3）实验作业与思考验证 74L S181的算术运

10、算和逻辑运算，在保持 DR1=65H、DR2=A7H 时，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填写以下表格来进行分析和比较。M=0（算术运算）DR1 DR2 S3 S2 S1 S0CN=1 CN=0M=1逻辑运算65 A7 0 0 0 0 F=65H F=66H F=9AH65 A7 0 0 0 1 F=E7H F=E8H F=18H65 A7 0 0 1 0 F=7DH F=7EH F=82H65 A7 0 0 1 1 F=FFH F=0H F=0H65 A7 0 1 0 0 F=A5H F=A6H F=DAH65 A7 0 1 0 1 F=27H F=28H F=58H65 A7 0

11、1 1 0 F=BDH F=BEH F=C2H65 A7 0 1 1 1 F=3FH F=40H F=40H65 A7 1 0 0 0 F=8AH F=8BH F=BFH65 A7 1 0 0 1 F=0CH F=0DH F=3DH65 A7 1 0 1 0 F=C2H F=C3H F=A7H65 A7 1 0 1 1 F=24H F=25H F=25H65 A7 1 1 0 0 F=CAH F=CBH F=FFH65 A7 1 1 0 1 F=4CH F=4DH F=7DH65 A7 1 1 1 0 F=E2H F=E3H F=E7H65 A7 1 1 1 1 F=64H F=65H F=6

12、5H5、心得体会这是计算机组成原理的第一个实验，第一次接触，有点不知所措。后来根据书上的提示好不容易把线连完了，实验开始。刚开始不知道怎么操作，都是试探性的按照书上一步一步做，然后看结果是否和书上相符合。若是结果对了，我们才会继续往下做，否则我们就及时请教老师，弄清楚后继续操作。这次试验最有成就感的地方就是后面的课后作业与思考，我们把所有结果做出来了，虽然这个量有点大，但是只要会做了很快就根据灯的显示计算出结果。通过这次实验，使我对计算有了新的认识。实验二、 通用寄存器单元实验一、实验目的1了解通用寄存器的组成和硬件电路2利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能二、实验要求按照实验步骤完

13、成实验项目，实现通用寄存器移位操作。了解通用寄存器的工作原理运用。三、实验说明（1）寄存器实验构成（如图 5）1通用寄存器由 2片 GAL构成 8位字长的寄存器单元。8 芯插座 RA-IN作为数据输入端，可通过端 8芯扁平电缆，把数据数据输入端连接到数据总线上。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，可通过端 8芯扁平电缆，把数据数据输出端连接到数据总线上。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。图 5 寄存器布局图（2）通用寄存器单元的工作原理（如图 6）

14、通用寄存器的核心部件为 2片 GAL，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 X1、X0 来指定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端 Q0Q7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；当控制信号 RA-O为高时，74LS244 的输出为高阻。图 6 通用寄存器原理图（3）控制信号说明信号脉冲 作用 有效电平

15、X0、X1 74LS198的工作模式ERA 选通通用寄存器 低电平有效RA-O 通用寄存器内容输出至总线 低电平有效RACK 通用寄存器工作脉冲 上升沿有效M 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0带进位1不带进位四、实验步骤（一）数据输入通用寄存器1把 RA-IN（8 芯的盒型插座）与 CPT-B板上二进制开关单元中的 J1插座相连（对应二进制开关 H16H23） ，把 RA-OUT（8 芯的盒型插座）与数据总线上的 DJ6相连。2把 RACK连到脉冲单元的 PLS1，把 ERA、X0、X1、RA-0、M 接入二进制拨动开关。请按下表接线。信号定义 接入开关位号RACK PLS1孔X0 H12孔X1 H11孔ERA H10孔RA-O H9孔M H4孔3二进制开关 H16H23作为数据输入，置 42H（对应开关如下表）H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据0 1 0 0 0 0 1 0 42H置各控制信号如下：H12 H11 H10 H9 H4X0 X1 ERA RA-O M1 1 0 0 14按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。5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