计算机原理实验报告

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1、本科实验报告本科实验报告课程名称： 计算机组成原理 实验项目： 移位运算实验 实验地点： 计算机硬件实验室 专业班级： 机械 1013 学号：2010000341学生姓名： 刘 新 明 指导教师： 阎 宏 印 2012 年 12 月 10 日移位运算实验移位运算实验一、实验目的：一、实验目的：掌握移位控制的功能及工作原理。二、实验设备：二、实验设备：EL-JY-II 型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。三、工作原理三、工作原理：移位运算实验电路结构如图所示：移位运算器电路结构功能由 S1、S0、M 控制，具体功能见表 2-2： G-299S1S0MT4功 能000保持0100循环右移010

2、1带进位循环右移0010循环左移0011带进位循环左移111置数(进位保持)0110置数（进位清零）0111置数（进位置 1）表表 2-2 五、实验内容五、实验内容：输入数据，利用移位寄存器进行移位操作。六、实验步骤六、实验步骤1、实验连线：、实验连线：实验连线图如图所示。键盘方式接线图2、实验过程：（以左移为例）、实验过程：（以左移为例）开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。拨动清零开关CLR，使其指示灯灭。再拨动 CLR，使其指示灯亮。（1 1） 置数：置数：置 C-G1，299-G0，通过数据输入电路输入要移位的数据，置D15-D0=“000000000000000

3、1” ，然后置 C-G0，数据总线显示灯显示“0000000000000001” ，置 S0=1，S1=1，M=1 参考功能表表 22 可见，此时为置数状态，按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮，置 C-G=1，完成置数的过程，进位指示灯亮表示进位“Z”已置位。（2 2）不带进位移位：不带进位移位：置 299-G0，S0=1，S1=0，M=0，参考功能表 22，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000000000000001” ， 按【单步】 ，数据总线显示灯显示“0000000000000010” ， 再按一次【单步】 ，数据总线显示的数据向左移动一位。连续按【单步】 ，观察不带进位移

4、位的过程。如想进行右移，参考表 22，置 S0=0，S11，再按【单步】即可实现右移操作。（3 3）带进位移位带进位移位当数据总线显示“0000000000000001”时，置 299-G0，S0=1，S1=0，M=1，参考功能表 22，此时为带进位循环左移状态。按【单步】按钮，数据总线显示灯显示“0000000000000011” ，进位指示灯灭，表示进位“1”已经进入移位寄存器，同时“0”进入进位单元。连续按【单步】 ，观察带进位移位的过程。如想进行带进位右移，参考表22，置 S0=0，S11，M=1,再按【单步】即可实现带进位右移操作。本科实验报告本科实验报告课程名称： 计算机组成原理

5、实验项目： 运算器实验 实验地点： 计算机硬件实验室 专业班级： 机械 1013 学号： 2010000341学生姓名： 刘 新 明 指导教师： 阎 宏 印 2012 年 12 月 10 日运算器实验 一、实验目的：一、实验目的：1 掌握运算器的组成及工作原理；2了解 4 位函数发生器 74LS181 的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；3 验证带进位控制的 74LS181 的功能。二、实验设备：二、实验设备：EL-JY-II 型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。三、电路组成：三、电路组成：本模块由算术逻辑单元 ALU 74LS181（U7、U8、U9、U10） 、

6、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6） 、三态门 74LS244（U11、U12）和控制电路（集成于EP1K10 内部）等组成。电路图见图。ALU 电路电路ALU 控制电路控制电路算术逻辑单元 ALU 是由四片 74LS181 构成。74LS181 的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn 决定。高电平方式的 74LS181 的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表 1-1、图 1-2 和表 1-2。 四片 74LS273 构成两个 16 位数据暂存器，运算器的输出采用三态门 74LS244。它们的管脚分配和引出端功能符号详见图 1-3 和图 1-4。 图图 1-2 74LS1

7、81 管脚分配管脚分配 表表 1-2 74LS181 输输出端功能符号出端功能符号74LS181 功能表见表 11，其中符号“”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。选择 M=0 算术操作S3 S2 S1 S0M=1 逻辑操作 Cn=1（无进位）Cn=0（有进位）0 0 0 F=/A F=AF=A加100 0 0 1F=/(A+B)F=A+BF=(A+B)加10 0 1 0F=/A*BF=A+/BF=(A+/B)加10 0 1 1F=0F=1F=00 1 0 0F=/(A*B)F=A加A*/BF=A加

8、A*/B加10 1 0 1F=/BF=(A+B)加A*/BF=(A+B) 加A*/B加1 0 1 1 0F=(/A*B+A*/B) F=A减B减1F=A减B0 1 1 1F=A*/BF=A*/B减1F=A*/B1 0 0 0F=/A+BF=A加A*BF=A加A *B加1 1 0 0 1F=/(/A*B+A*/B)F=A加BF=A加B加1 1 0 1 0F=BF=(A+/B)加A*BF=(A+/B)加A*B加11 0 1 1 F=A*BF=A*B减1F=A*B 1 1 0 0F=1F=A加AF=A加A 加11 1 0 1F=A+/BF=(A+B)加AF=(A+B)加A加1 1 1 1 0F=A+

9、BF=(A+/B)加AF=(A+/B)加A加11 1 1 1F=AF=A减1F=A表表 1-1 74LS181 功能表功能表 图图 1-3（a） 74LS273 管脚分配管脚分配 图图 1-3（b）74LS273 功能表功能表图图 1-4（a） 74LS244 管脚分配管脚分配 图图 1-4（b） 74LS244 功能功能 四、工作原理：四、工作原理：运算器的结构框图见图 1-5：算术逻辑单元 ALU 是运算器的核心。集成电路 74LS181 是 4 位运算器，四片 74LS181 以并串形式构成 16 位运算器。它可以对两个 16 位二进制数进行多种算术或逻辑运算，74LS181 有高电平和

10、低电平两种工作方式，高电平方式采用原码输入输出，低电平方式采用反码输入输出，这里采用高电平方式。三态门 74LS244 作为输出缓冲器由 ALU-G 信号控制，ALU-G 为“0”时，三态门开通，此时其输出等于其输入；ALU-G 为“1”时，三态门关闭，此时其输出呈高阻。四片 74LS273 作为两个 16 数据暂存器，其控制信号分别为 LDR1 和 LDR2，当 LDR1 和 LDR2 为高电平有效时，在 T4 脉冲的前沿，总线上的数据被送入暂 存器保存。五、实验内容五、实验内容：验证 74LS181 运算器的逻辑运算功能和算术运算功能。六、实验步骤六、实验步骤1、 按图按图 17 接线图接

11、线接线图接线： 运算器接 口S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2 BD15 . BD8数据总线BD7 . BD0 DIJ1 DIJ-G DIJ2 数据输入电路 C-G S3S2S1S0MCn ALU-G AR LDR1 LDR2控制开关电路T+ fin f/8 脉冲源及时序电路图图 17 实验一实验一 开关实验开关实验 接线图接线图 2、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数：、通过数据输入电路的拨开关开关向两个数据暂存器中置数：1）拨动清零开关 CLR，使其指示灯。再拨动 CLR，使其指示灯亮。置 ALU-G1：关闭 ALU 的三态门；再置 C-G=0：打

12、开数据输入电路的三态门；2） 向数据暂存器 LT1（3、U4）中置数：（1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为要输入的数值；（2）置 LDR11：使数据暂存器 LT1（3、U4）的控制信号有效，置 LDR20：使 数据暂存器 LT2（5、U6）的控制信号无效；（3）按一下脉冲源及时序电路的【单脉冲】按钮，给暂存器 LT1 送时钟，上升沿有控制总线 T4效，把数据存在 LT1 中。3）向数据暂存器 LT2（5、U6）中置数：（1）设置数据输入电路的数据开关“D15D0”为想要输入的数值；（2）置 LDR10：数据暂存器 LT1 的控制信号无效；置 LDR21：使数据暂存器LT2 的控制信

13、号有效。（3）按一下脉冲源及时序电路的“单脉冲”按钮，给暂存器 LT2 送时钟，上升沿有效，把数据存在 LT2 中。（4）置 LDR10、LDR20，使数据暂存器 LT1、LT2 的控制信号无效。4 ）检验两个数据暂存器 LT1 和 LT2 中的数据是否正确：（1）置 C-G=1，关闭数据输入电路的三态门，然后再置 ALU-G=0，打开 ALU 的三态门 ；（2）置“S3S2S1S0M”为“11111” ，数据总线显示灯显示数据暂存器 LT1 中的数 ，表示往暂存器 LT1 置数正确；（3）置“S3S2S1S0M”为“10101” ，数据总线显示灯显示数据暂存器 LT2 中的数 ，表示往暂存器

14、 LT2 置数正确。 3、验证、验证 74LS181 的算术和逻辑功能的算术和逻辑功能:M=0（算术运算）M=1（逻辑运算）LT1LT2S3S2S1S0Cn=1（无进位）Cn= 0（有进位）1234H5678H0 0 0 0F=1234HF=1235HF=EDCBH0 0 0 1F=567CHF=567DHF=A983H0 0 1 0F=BBB7HF=BBB8HF=444BH0 0 1 1F=FFFFHF=0000HF=0000H0 1 0 0F=1238HF=1239HF=EDCFH0 1 0 1F=5680HF=5681HF=A987H0 1 1 0F=DDDDHF=DDDEHF=444CH0 1 1 1F=0003HF=0004HF=0004H1 0 0 0F=2464HF=2465HF=FFFBH1 0 0 1F=68ACHF=68ADHF=BBB3H1 0 1 0F=CDE7HF=CDE3HF=5678H1 0 1 1F=122FHF=1230HF=1230H1 1 0 0F=2468HF=2469HF=FFFFH1 1 0 1F=68B0HF=68B1HF=BBB7H1 1 1 0F=CDEBH