实验报告1实验名称运算器组成：实验微程序控制器方式和独立方式实验地点实验日期 成绩实验目的1.熟悉逻辑测试笔的使用方法 2.熟悉TEC-8 模型计算机的节拍脉冲T1、T2、T3； 3.熟悉双端口通用寄存器组的读写操作； 4.熟悉运算器的数据传送通路； 5.验证74LS181 的加、减、与、或功能； 6.按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算运算7.按照表中提供的功能自行验证其中几种即可独立方式） 实验原理1.1微程序控制器 双端口寄存器组由1 片EPM7064(U40)(图2.2 中用虚线围起来的部分)组成， 内部包含4 个8 位寄存器R0、R1、R2、R3，4 选1 选择器A，4 选1 选择器B 和1 个2-4 译码器根据信号RD1、RD0 的值，4 选1 选择器A 从4 个寄存器中选择1 个寄存器送往ALU 的A 端口根据信号RS1、RS0 的值，4 选1 选择器B 从4 个寄存器中选择1 个寄存器送往ALU 的B 端口2-4 译码器对信号RD1、RD0 进行译码，产生信号LR0、LR2、LR3、LR4，任何时刻这4 个信号中只有一个为1，其它信号为0LR3~LR0 指示出被写的寄存器。
当DRW 信号为1 时，如果LR0 为1， 则在T3 的上升沿，将数据总线DBUS 上的数写入R0 寄存器，余类推 数据开关SD7~SD0 是8 个双位开关用手拨动这些开关，能够生成需要的SD7~SD0 的值数据开关驱动器SWD 是1 片74 LS 244(U50)在信号SBUS 为1 时，SD7~SD0 通过SWD 送往数据总线DBUS在本实验中，使用数据开关SD7~SD0 设置寄存器R0、R1、R2 和R3 的值 ALU 由2 片74LS181(U41 和U42)、1 片74LS74、1 片74 LS 244、1 片74 LS 245 和1 片74LS30 构成74LS181 完成算术逻辑运算，74 LS 245 和74 LS 30 产生Z 标志，74 LS 74 保存标志C 和标志ZALU 对A7~A0 和B7~B0 上的2 个8 位数据进行算术逻辑运算，运算后的数据结果在信号ABUS 为1 时送数据总线DBUS(D7~D0)，运算后的标志结果在T3 的上升沿保存进位标志位C 和结果为0 标志位Z加法和减法同时影响C 标志和Z 标志，与操作和或操作只影响Z 标志 应当指出，74LS181 只是许多种能做做算术逻辑运算器件中的一种器件，这里它仅作为一个例子使用。
74LS181 能够进行4 位的算术逻辑运算，2 片74 LS 181 级连在一起能够8 位运算，3 片74LS181 级连在一起能够进行12 位运算，余类推所谓级联方式，就是将低4位74LS181的进位输出引脚Cn+4＿＿＿＿＿＿与高4位74LS181的进位输入引脚Cn＿＿＿连接在TEC-8模型计算机中，U42完成低4位运算，U41完成高4位运算，二者级连在一起，完成8位运算在ABUS为1时，运算得到的数据结果送往数据总线DBUS数据总线DBUS有4个信号来源：运算器、存储器、数据开关和中断地址寄存器，在每一时刻只允许其中一个信号源送数据总线 实验设备\软件\平台等 序列号名 称数 量备 注 1TEC-8 实验系统1台2双踪示波器1台3直流万用表1块4逻辑测试笔1支在实验箱上方实 验 内 容 与 实 验 记 录（拓扑图\配置图\流程图\线路图\效果图\代码(段)\运行结果\实验步骤等）实验步骤 1．实验准备 将控制器转换开关拨到微程序位置，将编程开关设置为正常位置，将开关DP拨到向上位置打开电源 2．用逻辑测试笔测试节拍脉冲信号T1、T2、T3 ⑴将逻辑测试笔的一端插入TEC-8实验台上的“逻辑测试笔”上面的插孔中，另一端插入“T1”上方的插孔中。
⑵按复位按钮CLR，使时序信号发生器复位 ⑶按一次逻辑测试笔框内的Reset按钮，使逻辑测试笔上的脉冲计数器复位，2个黄灯D1、D0均灭 ⑷按一次启动按钮QD，这时指示灯D1、D0的状态应为01B，指示产生了一个T1脉冲；如果再按一次QD按钮，则指示灯D1、D0的状态应当为10B，表示又产生了一个T1脉冲；继续按QD按钮，可以看到在单周期运行方式下，每按一次QD按钮，就产生一个T1脉冲 ⑸用同样的方法测试T2、T3 3．进行加、减、与、或实验 ⑴设置加、减、与、或实验模式 按复位按钮CLR，使TEC-8实验系统复位指示灯μA5~μA0显示00H将操作模式开关设置为SWC=1、SWB=0、SWA=1，准备进入加、减、与、或实验 按一次QD按钮，产生一组节拍脉冲信号T1、T2、T3，进入加、减、与、或实验 ⑵设置数A 指示灯μA5~μA0显示0BH在数据开关SD7~SD0上设置数A在数据总线DBUS指示灯D7~D0上可以看到数据设置的正确不正确，发现错误需及时改正设置数据正确后，按一次QD按钮，将SD7~SD0上的数据写入R0，进入下一步 ⑶设置数B 指示灯μA5~μA0显示15H。
这时R0已经写入，在指示灯B7~B0上可以观察到R0的值在数据开关SD7~SD0上设置数B设置数据正确后，按一次QD按钮，将SD7~SD0上的数据写入R1，进入下一步 ⑷进行加法运算 指示灯μA5~μA0显示16H指示灯A7~A0显示被加数A(R0)，指示灯B7~B0显示加数B(R1)，D7~D0指示灯显示运算结果A+B按一次QD按钮，进入下一步 ⑸进行减法运算 指示灯μA5~μA0显示17H这时指示灯C(红色)显示加法运算得到的进位C，指示灯Z(绿色)显示加法运算得到的结果为0信号指示灯A7~A0显示被减数A(R0)，指示灯B7~B0显示减数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A-B按一次QD按钮，进入下一步 ⑹进行与运算 指示灯μA5~μA0显示18H这时指示灯C(红色)显示减法运算得到的进位C，指示灯Z(绿色)显示减法运算得到的结果为0信号 指示灯A7~A0显示数A(R0)，指示灯B7~B0显示数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A and B按一次QD按钮，进入下一步 ⑺进行或运算 指示灯μA5~μA0显示19H这时指示灯Z(绿色)显示与运算得到的结果为0信号。
指示灯C保持不变指示灯A7~A0显示数A(R0)，指示灯B7~B0显示数B(R1)，指示灯D7~D0显示运算结果A or B按一次QD按钮，进入下一步 ⑻结束运算 指示灯μA5~μA0显示00H这时指示灯Z(绿色)显示或运算得到的结果为0信号指示灯C保持不变 按照上述步骤，对要求的7组数据进行运算实验结果实验数据实验结果数A数B加减与或数据结果CZ数据结果CZ数据结果Z数据结果Z0F0H10H0H00E0H1110H0F0H003H05H08H00FEH0001H007H0 1.2 独立方式 上图标识出了本实验所用的运算器数据通路图参与运算的数据首先通过试验台操作板上的8个二进制数据开关SD7-SD0来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆RF中 双端口寄存器堆RF由1个ALTERA EPM 7064实现，功能相当于4个八位通用寄存器，用于保存参与运算的数据，运算后的结果也要送到双端口通用寄存器堆RF中保存双端口寄存器堆模块RF的控制信号中RD1、RD0用于选择送ALU的A端口(左端口)的通用寄存器RS1、RS0用于选择送ALU的B端口(右端口)的通用寄存器 按图所示，将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。
由于运算器模块内部的连线已经由印制电路板连接好，故接线任务仅仅是完成数据开关、控制信号模拟开关、与运算模块的外部连线特别注意：为了建立清楚的整机概念，培养严谨的科研能力，手工连线是绝对有必要的 2.用开关K15-K0向通用寄存器堆RF内的R3-R0寄存器置数据然后读出R3-R0的数据，在数据总线DBUS上显示出来 3.验证ALU的正逻辑算术、逻辑运算功能 注意：进位信号C是运算器ALU最高进Cn+4的反，既有进位为1，无进位为0选择方式 M=1逻辑运算 M=0算术运算 S3 S2 S1 S0 逻辑运算 CN=1【有进位】 0 0 0 0 F=/A F=A 0 0 0 1 F=/(A+B) F=(A+B) 0 0 1 0 F=(/A)B F=A+/B 0 0 1 1 F=0 F=-1(补码形式) 0 1 0 0 F=/(AB) F=A加A(/B) 0 1 0 1 F=/B F=(A+B)加A/B 0 1 10F=A减B减1 0 1 1 1 F=A/B F=(AB/)减1 1 0 0 0 F=/A+B F=A加AB 1 0 01 F=A加B 1 0 1 0 F=B F=(A+/B)加AB 1 0 1 1 F=AB F=AB减1 1 1 0 0 F=1 F=A加A 1 1 0 1 F=A+/B F=(A+B)加A 1 1 1 0 F=A+B F=(A+/B)加A 1 1 1 1 F=A F=A减1 4.具体实验步骤：将“控制转换”开关拨到最中间位置既“独立”灯亮。
第一步：测试寄存器写入和读出；【操作模式：1100】 接线表和置开关如下表：名称电平控制数据开关K6K5K4K3K2K1K0功能信号名称RD1RD0DRWSBUSRS1RS0MBUS置R0操作模式11置R1写REG操作模式：1100111置R2111置R31111 备注：写寄存器完成后可以直接在写寄存器操作模式下，通过K6、K5拨动开关查看写入寄存器中的数据，对应的数据灯：A7~A0通过K2、K1拨动开关也可以查看写入寄存器中的数据，对应的数据灯B7~B0 第二步：运算器实验【操作模式：1101】 接线表和置开关如下表：名称K15K14K13K12K11K10K9K8序号MS0S1S2S3CINABUSLDC运算器组成操作系统：1101送两个数到REG，K5K6,K1K2分别选择加与被加11111 名称K7K6K5K4K3。