组成原理课程设计实验报告.doc

计算机组成原理课程设计实验报告计算机组成原理课程设计实验报告学院：计算机科学与工程学院专业： 班级： 学号： 姓名： 评分：2011 年 6 月 17 日计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 1 页 共 16 页1实验一 验证 74LS181 运算及逻辑功能1、实验目的、实验目的（1）掌握运算逻辑单元（ALU）的工作原理；（2）熟悉简单运算器的数据传送通路；（3）验证 4 位运算功能发生器（74LS181）组合功能2、实验原理、实验原理工作原理分析：工作原理分析：实验由 74LS181 芯片作为验证实验的核心元器件其中，A0-A3，B0-B3 作为输入端，开关作为输入信号，直接和输入端相连接S0-S3 作为运算方式控制端，通过开关来输入控制信号，从而实现，不同运算间的转换ＣＮ及Ｍ端口作为元算类型控制端实验中，通过设置 CN、M、S0-S3 的值，来控制运算类型，通过 A0-A3、B0-B3 来输入运算数，当运算设置完成后，74LS181 芯片将自动根据设置，将两个运算数，进行相应的处理，并将运算结果输入显示器，进行显示。

ALU 能进行多种算术运算和逻辑运算4 位 ALU—74 LS181 能进行 16 种算术运算和逻辑运算功能如下：方式M=1 算术运算M=0 算术运算S3 S2 S1 S0逻辑运算CN=1(无进位)CN=0（有进位)0 0 0 0F=/AF=AF=A 加 10 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=负 1（补码）F=00 1 0 0F=/(AB)F=A 加 A(/B)F=A 加 A/B 加 10 1 0 1F=/BF=(A+B) 加 A/BF=(A+B) 加 A/B 加 10 1 1 0F=A⊕BF=A 减 B 减 1F=A 减 B0 1 1 1F=A/BF=A(/B)减 1F=A(/B)1 0 0 0F=/A+BF=A 加 ABF=A 加 AB 加 1计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 2 页 共 16 页21 0 0 1F=/(A⊕B)F=A 加 BF=A 加 B 加 11 0 1 0F=BF=(A+/B)加 ABF=(A+/B) 加 AB 加 11 0 1 1F=ABF=AB 减 1F=AB1 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 11 1 1 0F=A+BF=(A+/B) 加 AF=(A+/B) 加 A 加 11 1 1 1F=AF=A 减 1F=A(上表中的“/”表示求反)3、实验内容、实验内容3.1、实验电路图、实验电路图:（（图 1.1）） 图 1.13.2．实验操作．实验操作1）根据实验要求及实验原理图，在模拟系统平台上构建实验电路图。

2）仔细阅读实验说明，了解各个元器件的使用方法及功能计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 3 页 共 16 页33）根据实验要求，对电路进行参数设置，进行实验数据的验证，并将实验结果记录 （实验数据统计如下）3.3．实验数据．实验数据算术运算（M=0）S3 S2 S1 S0数据 1数据 2CN=1（无进位） CN=0（有进位）逻辑运算（M=1）0 0 0 0AH5HF=AHF=BHF=5H0 0 0 1AH5HF=FHF=0HF=0H0 0 1 0AH5HF=AHF=BHF=5H0 0 1 1AH5HF=FHF=0HF=0H0 1 0 0FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 0 1FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 1 0FH1HF=DHF=EHF=EH0 1 1 1FH1HF=EHF=EHF=EH1 0 0 0FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 0 1FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 1 0FHFHF=EHF=FHF=FH1 0 1 1FHFHF=EHF= FHF=FH1 1 0 05H5HF=AHF=BHF=FH1 1 0 15H5HF=AHF=BHF=FH1 1 1 05H5HF=4HF=5HF=5H1 1 1 15H5HF=4HF=5HF=5H4、总结及心得体会、总结及心得体会通过实验，我对组成原理的课程设计环境有了初步的了解，基本能熟练的运用虚拟实验平台，并能运用虚拟实验平台来进行相关的实验验证。

同时，我也了解并掌握了如何利用实验平台来设计电路，进行元器件的连接，此外还掌握了简单运算器的数据传送通道，了解了四位运算功能器的组合功能，基本掌握了算术运算逻辑的工作原理计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 4 页 共 16 页4最重要的是，通过实验，加深了对组成原理及理论知识的了解5、操作举例截图：、操作举例截图：0000(S0-S3)-0(M)-0(CN)0100(S0-S3)-1(M)计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 5 页 共 16 页51000(S0-S3)-0(M)-1(CN)实验二 运算器1、实验目的、实验目的1) 熟练掌握算术逻辑但愿（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) 熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法2、实验原理、实验原理 本实验仿真单总线结构的运算器，原理图及相应的电路如下图所示电路图中，上右下三方的 8 条线模拟 8 位数据总线；K8 产生所需数据；74LS244为三态门电路，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。

计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 6 页 共 16 页6图 2.1 运算器示意图通 用寄存器ABALU图 2.2 单总线结构的运算器示意图3、实验内容、实验内容计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 7 页 共 16 页71.1. 电路工作原理说明：电路工作原理说明：通过一些列连接在 74LS244 上的开关 K8 产生所需数据，控制 74LS244 芯片,将产生的数据输送到总线，经由总线，数据被存入指定通用寄存器（74LS374 芯片）GR1 或GR2；控制（74LS244）的使能端开关，将通用寄存器里的数据传送到暂存工作寄存器（74LS273 芯片）DR1 或 DR2 中；然后将 DR1 和 DR2 中的数据通过核心 8 位 ALU 部件运算，将结果又转存到 GR1 或者 GR2 中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；其中总线作为数据传输的通道2.2. 74LS244N74LS244N 的功能及其在电路中的作用，及输入信号的功能及其在电路中的作用，及输入信号 G G 有何作用：有何作用：74LS244 芯片为三态门电路，用于设置各个寄存器的值，当使能端有效时，将输入信号输送到数据总线。

输入信号 G 连接 74LS244N 芯片的使能端，控制芯片的作用当 G 为低电平时，芯片导通，能正常工作；当 G 为高电平时，则芯片不能读取数据3.3. 74LS273N74LS273N 的功能及其在电路中的作用，及输入信号的功能及其在电路中的作用，及输入信号 CLKCLK 有何作用：有何作用：74LS273 芯片为触发器，在电路中作为暂存工作寄存器，在电路中起到临时寄存数据的作用CLK 为控制信号，连接芯片的使能端，当 CLK 处于上升沿是，芯片能正常工作4.4. 74LS374N74LS374N 的功能及其在电路中的作用，及输入信号的功能及其在电路中的作用，及输入信号 CLKCLK 和和 OCOC 有何作用：有何作用：74LS374 芯片为触发器，同时具有三态门的作用，在电路中作为通用寄存器，用来寄存数据CLK 为脉冲信号，在上升沿处罚；OC 为使能控制信号，当 OC 为低电平是，芯片有效；当 OC 为高电平时，芯片断开5.5. K8K8 产生任意数据存入通用寄存器产生任意数据存入通用寄存器 GR1GR1：：1）设置 K8 的值，产生一个任意数（测试时可指定一个 2 位 16 进制数） ；2）将控制信号 G 设置为 0（低电平） ，将数据传送至总线；3） 将 GR1 使能控制信号设为 1（高电平） ，双击单脉冲，数据读取到寄存器 GR1中；4）将 GR1 使能段控制信号设置为 1，将寄存器锁存。

6.6. K8K8 产生任意数据存入通用寄存器产生任意数据存入通用寄存器 GR2GR2计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 8 页 共 16 页81）设置 K8 的值，产生一个任意数（测试时可指定一个 2 位 16 进制数） ；2）将控制信号 G 设置为 0（低电平） ，将数据传送至总线；3） 将 GR2 使能控制信号设为 1（高电平） ，双击单脉冲，数据读取到寄存器 GR1中；4）将 GR1 使能段控制信号设置为 1，将寄存器锁存7.7.完成完成 GR1+GR1+ GR2→GR1GR2→GR1：：1）在 5、6 的基础之上继续进行操作2）设置 G=1（屏蔽掉 K8） ，将三态门电路锁存3）根据逻辑功能表，进行如下设置：S3~S0=0001B（对应 BVCX 四键） 、CIN=1、M=04）设置 GR1 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR1 中的数据传送至数据总线，设置 DR1使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR1 中；5）设置 GR2 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR2 中的数据传送至数据总线，设置 DR2使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR2 中；6）运算结果显示在显示器中，并传送至数据总线。

7）双击单脉冲，数据读取到寄存器 GR1 中8.8.完成完成 GR1-GR1- GR2→GR2GR2→GR2：：1）在 5、6 的基础之上继续进行操作2）设置 G=1（屏蔽掉 K8） ，将三态门电路锁存3）根据逻辑功能表，进行如下设置：S3~S0=0110B（对应 BVCX 四键） 、CIN=0、M=04）设置 GR1 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR1 中的数据传送至数据总线，设置 DR1使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR1 中；5）设置 GR2 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR2 中的数据传送至数据总线，设置 DR2使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR2 中；6）运算结果显示在显示器中，并传送至数据总线7）双击单脉冲，数据读取到寄存器 GR2 中9.9.完成完成 GR1∧GR2→GR1GR1∧GR2→GR1：：计算机科学与工程学院计算机组成原理课程设计实验报告第 9 页 共 16 页91）在 5、6 的基础之上继续进行操作2）设置 G=1（屏蔽掉 K8） ，将三态门电路锁存3）根据逻辑功能表，进行如下设置：S3~S0=1011B（对应 BVCX 四键） 、M=1。

4）设置 GR1 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR1 中的数据传送至数据总线，设置 DR1使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR1 中；5）设置 GR2 使能端为 1，双击单脉冲，将 GR2 中的数据传送至数据总线，设置 DR2使能端为 1，双击单脉冲，将数据总线读取到 DR2 中；6）运算。