计算机组成原理实验一：运算器组成实验

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一、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。

二、实验内容

1、实验电路
图1.1是本实验所用的运算器数据通路图。双端口寄存器组由1片EPM7064组成，内部包含4个8位寄存器R0-3，4选1选择器A、B和1个2-4译码器。根据信号RD1-0的值选择寄存器送往ALU的A端口，根据信号RS1-0的值选择寄存器送往ALU的B端口，当DRW信号为1时，则在T3的上升沿，将数据总线DBUS上的数写入相应寄存器。
ALU由2片74LS181、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，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。
计算机组成原理实验一：运算器组成实验
图1.1运算器组成实验电路图

2、实验任务
    （1）将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接。
    （2）接好线后,将编程开关拨到“正常”位置,控制转换开关拨到“独立”位置，合上电源,按CLR#按钮,使TEC-8实验系统处于初始状态。
    （3）用开关SW7到SW0向通用寄存器堆的R0~R3寄存器置数。
    （4）验证ALU的正逻辑算术运算。
    （5）验证逻辑运算功能。

三、实验环境

软件： Windows7 、串口调试助手。
硬件：
1、微机                                     1台
2、ＴＥＣ－8实验系统              1台
3、数字双踪示波器                   1台
4、逻辑测试笔                          1支

四、实验步骤与实验结果

1、控制转换开关拨到“独立”位置，编程开关拨到正常位置，开关DP拔到向上位置。
实验任务（3）接线表如下：

数据通路	MBUS	RS0	RS1	SBUS	DRW	RD0	RD1
电平开关	K0	K1	K2	K3	K4	K5	K6

    2、打开电源。
    3、将数据F0H、10H、0FH、AAH分别写入寄存器R0、R1、R2、R3。
     1）置K6(RD1)=0，K5(RD0)=0，K4（DRW）=1，K3(SBUS)=1，SD7－SD0=F0H。在DBUS上将观察到DBUS=F0H。按QD按钮，将F0H写入R0。
     2) 置K6(RD1)=0，K5(RD0)=1，K4（DRW）=1，K3(SBUS)=1，SD7－SD0=10H。在DBUS上将观察到DBUS=10H。按QD按钮，将10H写入R1。
     3）置K6(RD1)=1，K5(RD0)=0，K4（DRW）=1，K3(SBUS)=1，SD7－SD0=0FH。在DBUS上将观察到DBUS=FFH。按QD按钮，将FFH写入R2。
     4）置K6(RD1)=1，K5(RD0)=1，K4（DRW）=1，K3(SBUS)=1，SD7－SD0=AAH。在DBUS上将观察到DBUS=AAH。按QD按钮，将AAH写入R3。
    4、在A7 ~ A0或B7 ~ B0显示寄存器R0、R1、R2、R3的值。
     1)置K6(RD1)=0，K5(RD0)=0，在A7~A0上将观察到F0H。
     2)置K6(RD1)=0，K5(RD0)=1，在A7~A0上将观察到10H。
     3)置K6(RD1)=1，K5(RD0)=0，在A7~A0上将观察到0FH。
     4)置K6(RD1)=1，K5(RD0)=1，在A7~A0上将观察到AAH。
注：也可以从B7~ B0显示R0、R1、R2、R3的值。
    5、ALU算术逻辑运算功能验证。
  实验任务（4）（5）接线表：

数据通路	M	S0	S1	S2	S3	CIN	ABUS	LDC
电平开关	K15	K14	K13	K12	K11	K10	K9	K8
数据通路	LDZ	RD1	RD0	DRW	SBUS	RS1	RS0	MBUS
电平开关	K7	K6	K5	K4	K3	K2	K1	K0

   (1)当M=1时进行逻辑运算。
     1)置K6(RD1)= 0和K5(RD0)=1,K2(RS1)=1和K1(RS0)=1,K3(SBUS)=1,K4(DRW)=1,K8(LDC)=1，K9(ABUS)=1,K10(CIN)=1,K11(S3)=0，K12(S2)=0，K13(S1)=0，K14(S0)=0,K15(M)=1。在数据总线DBUS上观察到逻辑运算结果11101111。按QD按钮，观察到进位C为0。
     2)其他开关设置都不变，只改变K11(S3)，K12(S2)，K13(S1)，K14(S0)的设置，观察其它15种逻辑运算结果，并按QD按钮，观察进位C。
   (2)当M=0时进行算术运算。
     1)
置 K6(RD1)= 0和K5(RD0)=1,K2(RS1)=1和K1(RS0)=1,K3(SBUS)=1,K4(DRW)=1,K8(LDC)=1，K9(ABUS)=1,K10(CIN)=1,K11(S3)=0，K12(S2)=0，K13(S1)=0，K14(S0)=0,K15(M)=0。在数据总线DBUS上观察到逻辑运算结果00010000。按QD按钮，观察到进位C为0。
     2)其他开关设置都不变，只改变K11(S3)，K12(S2)，K13(S1)，K14(S0)的设置，观察其它15种算术运算结果，并按QD按钮，观察进位C。

实验结果：（A端口数据(R1)=10H，B端口数据(R3)=AAH）
计算机组成原理实验一：运算器组成实验
表1-1 算术/逻辑实验结果

六、实验结果讨论
1、任务（4）的实验结果如下：
在DBUS上显示R0-R3的结果如表1-2，实验数据与理论数据相符。

R0	R1	R2	R3
F0H	10H	0FH	AAH

表1-2

2、任务（5）的实验结果如表所示，实验数据与理论数据相符。
计算机组成原理实验一：运算器组成实验

七、总结
（1）多翻书，多思考，基本上都能在书里找到
（2）第一次写博客，有什么问题还希望帮忙看一下

附：
74LS181 ALU算数/逻辑运算功能表