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1、1计算机组成原理与接口技术计算机组成原理与接口技术 课程设计实验报告课程设计实验报告学院：学院： 专业：专业： 班级：班级： 学号：学号： 姓名：姓名： 评分：评分：2016 年年 1 月月 6 日日2实验一实验一 验证验证 74LS18174LS181 运算和逻辑功能运算和逻辑功能1、实验目的（1）掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理； （2）熟悉简单运算器的数据传送通路； （3）画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图； （4）验证 4 位运算功能发生器(74LS18174LS181)组合功能。2、实验原理ALU 能进行多种算术运算和逻辑运算。4 位 ALU-74LS18174LS181 能进
2、行 16 种算术运算和逻 辑运算。功能表如下： 方式M = 1 逻辑运算M = 0 算术运算S3S3 S2S2 S1S1 S0S0逻辑运算CN=1=1 ( (无进位无进位) )CN =0=0 ( (有进位有进位) )0 0 0 0 0 0 0 0F=/AF=AF=A 加加 10 0 0 0 0 0 1 1F=/(A + B)F=A + BF=(A + B) 加加 10 0 0 0 1 1 0 0F=(/A ) BF=A + /BF=( A + /B )加加 10 0 0 0 1 1 1 1F=0F=负负 1（补码形式）（补码形式）F=00 0 1 1 0 0 0 0F=/(A B)F=A 加加
3、 A ( / B)F=A 加加 A / B 加加 10 0 1 1 0 0 1 1F=/BF=(A + B) 加加 A / BF=(A + B)加加 A / B 加加 10 0 1 1 1 1 0 0F=A BF=A 减减 B 减减 1F=A 减减 B 0 0 1 1 1 1 1 1F=A/BF=A (/ B)减减 1F=A (/ B) 1 1 0 0 0 0 0 0F=/A +BF=A 加加 A BF=A 加加 A B 加加 11 1 0 0 0 0 1 1F=/( A B)F=A 加加 BF=A 加加 B 加加 1 1 1 0 0 1 1 0 0F=BF=( A + /B )加加 A BF
4、=( A + /B )加加 A B 加加 11 1 0 0 1 1 1 1F=ABF=AB 减减 1F=AB1 1 1 1 0 0 0 0F=1F=A 加加 AF=A 加加 A 加加 11 1 1 1 0 0 1 1F=A + /BF=(A + B) 加加 AF=(A + B) 加加 A 加加 11 1 1 1 1 1 0 0F=A + BF=(A + / B) 加加 AF=(A + / B) 加加 A 加加 11 1 1 1 1 1 1 1F=AF=A 减减 1F=A (上表中的上表中的“/”表示求反表示求反)ALU-74LS18174LS181 引脚说明：M=1 逻辑运算，M=0 算术运算
5、。 引 脚说 明 M 状态控制端M=1 逻辑运算；M=0 算术运算。 S3S3 S3S3 S1S1 S1S1 运算选择控制S3S3 S3S3 S1S1 S1S1 决定电路执行哪一种算术 A3A3 A2A2 A1A1 A1A1运算数 1，引脚 3 为最高位 B3B3 B2B2 B1B1 B0B0运算数 2，引脚 3 为最高位 CnCn 最低位进位输入CnCn =0 有进位；CnCn =1 无进位； Cn+4Cn+4 本片产生的进位信号Cn+4Cn+4=0 有进位；Cn+4Cn+4=1 无进位； F3F3 F2F2 F1F1 F0F0F3F3 F2F2 F1F1 F0F0 运算结果，F3F3 为最
6、高位3、实验内容3电路如图 2-1 所示。图 2-1 4 位 ALU 验证电路示意图 验证 74LS181 型 4 位 ALU 的逻辑算术功能，填写下表： 算术运算（M=0）S3S3 S2S2 S1S1 S0S0数据 1数据 2CN=1=1 ( (无进位无进位) )CN =0=0 ( (有进位有进位) )逻辑运算 （M=1）0 0 0 0 0 0 0 0AH5HF=AHF=BHF=5H 0 0 0 0 0 0 1 1AH5HF=FHF=0HF=0H 0 0 0 0 1 1 0 0AH5HF=AHF=BHF=5H 0 0 0 0 1 1 1 1AH5HF=FHF=0HF=0H 0 0 1 1 0
7、 0 0 0FH1HF=DHF=EHF=EH 0 0 1 1 0 0 1 1FH1HF=DHF=EHF=EH 0 0 1 1 1 1 0 0FH1HF=DHF=EHF=EH 0 0 1 1 1 1 1 1FH1HF=EHF=FHF=EH 1 1 0 0 0 0 0 0FHFHF=EHF=FHF=FH 1 1 0 0 0 0 1 1FHFHF=EHF=FHF=FH 1 1 0 0 1 1 0 0FHFHF=EHF=FHF=FH 1 1 0 0 1 1 1 1FHFHF=EHF=FHF=FH 1 1 1 1 0 0 0 05H5HF=AHF=BHF=FH 1 1 1 1 0 0 1 15H5HF=
8、AHF=BHF=FH 1 1 1 1 1 1 0 05H5HF=4HF=5HF=5H 1 1 1 1 1 1 1 15H5HF=4HF=5HF=5H44.4.实验总结和心得：实验总结和心得：实验二实验二 运算器（运算器（2 2）1. 实验目的（1） 熟练掌握算术逻辑单元（ALU）的应用方法； （2） 进一步熟悉简单运算器的数据传送原理； （3） 画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图； （4） 熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法。 （5） 熟练掌握子电路的创建及使用。2. 实验原理本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图 2-2 所示。相应的电路如图 2-3 所示。 电路图中，上右下三方的 8
9、条线模拟 8 位数据总线；K8 产生所需数据；74244 层次 块为三态门电路，将部件与总线连接或断开，切记总线上只能有一个输入切记总线上只能有一个输入；两个 74273 层次块作为暂存工作寄存器 DR1 和 DR2；两个 74374 层次块作为通用寄存器组（鉴于电 路排列情况，只画出两个通用寄存器 GR1 和 GR2，如果可能的话可设计 4 个或 8 个通用 寄存器） ；众多的开关作为控制电平或打入脉冲；众多的 8 段代码管显示相应位置的数据 信息；核心为 8 位 ALU 层次块。图 2-2 单总线结构的运算器示意图3. 实验内容在 Multisim 画出电路图并仿真，完成如下操作。（1）
10、说明整个电路工作原理。（2） 说明 74LS244N 的功能及其在电路中作用，及输入信号 G 有何作用；5（3） 说明 74LS273N 的功能及其在电路中作用，及输入信号 CLK 有何作用；（4） 说明 74LS374N 的功能及其在电路中作用，及输入信号 CLK 和 OC 有何作用；（5） K8 产生任意数据存入通用寄存器 GR1。（6） K8 产生任意数据存入通用寄存器 GR2。（7） 完成 GR1+GR2GR1。（8） 完成 GR1-GR2GR2。（9） 完成 GR1GR2GR1。（10）完成 GR1GR2GR2。（11）完成 GR1GR2GR1。（12）GR1GR2。 （“”表示逻辑
11、非运算）（13）GR2GR1。图 2-3 运算器示意图 4.4.实验总结和心得：实验总结和心得：6实验三实验三 乘法实现乘法实现1. 实验目的：开放性实验，根据原理图实现乘法的电路设计并运行。2. 实验原理如图 2-4 是实现原码一位乘运算的基本硬件配置框图，根据该图用移位相加方法实 现乘法，自行选择器件设计电路并运行。图 2-4 原码一位乘运算的基本硬件配置提示：用 74LS181 作为加法器，用 74LS194 作为移位寄存器；手动开关作为计数器， 实现 4 位*4 位的乘法。3.3.实验总结和心得：实验总结和心得：实验四实验四 查询式输出实验查询式输出实验1.1.实验目的：实验目的：要求
12、掌握查询式输出的工作原理。 2.2.实验原理：实验原理：通过查询外设的状态信息决定是否输出数据。 3.3.实验内容：实验内容：7（1）运行“查询式输出装置” ，如图 2-5 所示。 （2）读懂示例程序 checkout.asm，以备测试老师询问。 （3）编辑、调试、运行输出程序，将自己学号输出到实验台右侧数据缓冲 区框中。4.4.实验代码：实验代码： Data segment Buffer db 1,4,0,5,0,1,0,1,1,4 s db “you study id is“,0dh,0ah,“$“ ;程序功能提示 Data ends Code segment Assume cs:code
13、,ds:data Go: mov ax,data Mov ds,ax mov dx,offset s ;显示提示 mov ah,9 int 21h LEA si,buffer MOV CX,10 L1: MOV DX,43bH IN AL,DX ; 读状态端口 TEST AL,00000001B JNZ L1 Mov al,si MOV DX,43aH OUT DX,AL ; 数据输出 INC si LOOP L1 Mov ah,4ch Int 21h Code ends End go 5.5.实验总结和心得：实验总结和心得：8实验五实验五 LEDLED 显示实验显示实验1.1.实验目的：实验
14、目的：要求掌握 8255 芯片的工作原理、初始化、编程应用。 2.2.实验原理：实验原理：通过三个端口共 24 位二进制数据控制 LED 灯亮灭形成走马灯。 3.3.实验内容：实验内容： （1）运行“LED 显示实验台” 。 （2）读懂示例程序 led1.asm 及 led2.asm，以备测试老师询问。 （3）编辑、调试、运行程序，让相邻两个 LED 顺时针（学号末位奇数者） 或逆时针（学号末位偶数者）方向旋转亮起来形成走马灯。4.4.实验代码：实验代码： data segment data ends code segment assume cs:code,ds:data go:mov dx,403H mov al,80hout dx,al l0: mov bx,3 mov cl,0 mov si,24 l1:mov dx,400H mov al,bl out dx,al mov dx,401H mov al,bh out dx,al mov dx,402H mov al,cl out dx,al Call delay05 SHL bx,1Rcl cl,1 dec si9jnz l1 jm
