
计算机组成原理--实验四-移位控制实验.docx
9页实验四 移位控制实验一、 实验目的(1) 了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能2) 掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法3) 掌握移位寄存器工作模式的设置,观察在不同工作模式下移位寄存器的逻辑功能二、 实验原理移位操作时算术逻辑运算部件ALU众多操作中的一种,74LS181算数逻辑运算芯片不带位移功能,需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作实验台选用74LS299作为移位部件,与74LS181组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)移位操作有很重要的逻辑意义,对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘2操作(Si+1=Si×2),左移和算数加结合可实现算数乘操作;右移一个二进制位就相当于进行了一次除2操作(Si+1=Si÷2),右移和算数减的结合可实现算数除操作1. 芯片74LS299的逻辑功能4LS299是一种数据宽度为8为的多功能移位寄存器芯片,片内含有8为寄存器D7—D0,与普通寄存器芯片不同之处是D7—D0与I/O6—I/O0除了一一对应输出外还可有左右移位输出左移时D0对应I/O1、D1对应I/O2……以此类推;右移时D7对应I/O6、D6对应I/O5……也以此类推。
对于输出、左右移位输出功能的选择,由S1、S0的功能控制端决定芯片封装在具有20引脚的封装壳中,封装型式见图2-5图 2-5 74LS29974LS299芯片的主要引脚有:(1)IO7—IO0:数据输入/输出端,芯片的输入/输出共用一个引脚,不同于74LS181输入、输出端引脚是分开的2)S0、S1:功能控制端,控制左移、右移等逻辑功能3)OE1、OE2:输出使能端,低电平时,IO7-IO0处于输入状态,高电平时,IO7-IO0处于输入状态4)CP:时钟输入端,数据的输入、位移需要在时钟脉冲的同步控制下动作5)M:清零端,低电平有效,清零位移寄存器6)Q7:高位左移输出,左移时接受D7的信号7)Q0:低位右移输出,右移时接受D0的信号8)SL:高位左移输入端,左移时向D0送入信号9)SR:低位右移输入端,右移时向D7送入信号74LS299芯片的逻辑功能见表2-5,如表中所示,当S1 S0=01,M=1、CP信号上升沿时,实现左移输出表2-5 74LS299芯片逻辑功能表2. 位移实验逻辑电路位移实验逻辑电路由一片74LS299芯片、CY标志触发器和逻辑门构成,具有不带CY的循环右移、带CY的循环右移、具有不带CY的循环左移、带CY的循环左移4条循环位移环路,电路逻辑如图2-6所示。
电路中CY标志寄存器的功能不再是实验二、实验三中74LS 181算术逻辑运算的进位/借位标志,而是循环移位电路的一部分带CY的循环移位是8个数据位和1个CY位构成的循环移位;不带CY的循环移位仅仅是8个数据位构成的循环移位不同循环移位形式的图示说明表见表2-6移位实验电路用M、S1、S0、2(—)9(—)9(—)-(—)B(—)、T4脉冲共5个控制信号实现直接数据输出、不带CY的循环右移输出、带CY的循环右移输出、不带CY的循环左移输出、带CY的循环左移输出、从总线(BUS)装入数据等逻辑操作每次操作完成上述6种功能的1种,不同操作的组合可实现不同的移位结果,电路的逻辑控制状态见表2-7三、 实验过程1. 连线(1)连接实验一(输入、输出实验)的全部连线2)按实验逻辑原理图连接2(—)9(—)9(—)-(—)B(—)、S1、S0、M4根电平控制信号线3)连接时钟单元(CLOCK UNIT)与微程序控制单元(MAIN CONTROL UNIT)的T42. 数据载入操作过程(1)把有关手动控制开关全部拨到高电位,即处于无效状态,把时钟单元的时钟信号方式开关设在“STEP”状态2)拨动一下C(—)L(—)R(—)开关,既实现“1-0-1”,产生一个清除脉冲,清除可能存在的CY标志显示。
3)把输入数据开关上拨一个实验数据,如“00000001”,即16进制的01H4)把I(—)O(—)-(—)R(—)控制开关拨下,实验数据送到总线5)查表2-5,载入M、S1、S0为111,按一下时钟单元的“START”按钮,发一个T4信号,把实验数据送入299芯片6)把输入数据开关上的实验数据拨乱,I(—)O(—)-(—)R(—)控制开关拨上,断开总线与输入数据开关的联系,这时总线上的数据应为“11111111”7)查表2-5,直接输出数据M、S1、S0为100,把 信号拨成0,229内部数据送总线,这时总线上的数据应为初始实验数据“00000001”3. 数据左移操作过程(1)按表2-5把S1、S0拨成0、1,其他不动,按一下时钟单元的“START”按钮,发一个T4信号,数据左移一位输出到总线,显示为“00000010”2)第2次按“START”按钮显示为“00000100”3)按第8次“START”按钮时,总线上的数据显示为“00000000”,CY标志位显示“1”4)按第9次“START”按钮时,总线上的数据回到初始状态“00000001”,CY标志位显示“0”,完成了所谓的带进位循环左移一周的操作。
4. 其他移位操作(1)在上面的 基础上把M拨成0,其他不动,按“START”按钮,发T4信号,这是CY操作位不参加移位,实现所谓的不带“CY”标志循左移2)按表2-5把M、S1、S0拨成1、1、0,可完成带“CY”标志循环右移的操作3)按表2-5把M、S1、S0拨成0、1、0,可完成不带“CY”标志循环右移的操作4)把 控制开关拨动一下,实现“1-0-1”,产生一个脉冲,移位后的数据将送到数据输出部件L7-L0显示四、 结果与总结(1)变换不同的数据反复进行带CY标志的循环右移、无CY标志的循环右移、带CY标志的循环左移、无CY标志的循环左移操作,观察实验数据变化,将实验结果记录在表2-8中2)实验台的移位逻辑电路只有循环移位通道没有不循环移位通道,思考怎么样在现有的设备上进行不循环左、右移位操作(提示:用清零CY标志的方法断开循环通道)3)不循环的左移和算数加操作的结合是实现算数乘操作的基础,思考将一个变量乘以常数5或常数6(既计算A×5或A×6)的操作步骤.(4)结合上面的问题,总结解决问题的方法和过程,把观察到的现象和对课本上的原理的理解写入实验报告表2-8 实验四结果记录按“START”键发T4脉冲次数4种位移方式的位移结果带CY标志循环左移不带CY标志循环左移带CY标志循环右移不带CY标志循环右移初始值00110011111001110001100011110000101100110110011110000110001111000211001100100111110000011000111100310011000001111110000001100011110400110001011111100000000100001111501100011111111001000000010000111611000110111110011100000011000011710001100111100110110000011100001800011001111001110011000011110000900110011110011110001100001111000。












