【北邮】计算机组成原理实验：实验一 运算器组成实验

实验一 运算器组成实验

• 实验目的

⑴熟悉逻辑测试笔的使用方法。

⑵熟悉 TEC-8 模型计算机的节拍脉冲 T1、T2、T3；

⑶熟悉双端口通用寄存器组的读写操作；

⑷熟悉运算器的数据传送通路；

⑸验证 74LS181 的加、减、与、或功能；

⑹按给定的数据，完成几种指定的算术、逻辑运算运算。

• 实验结果

 

 

设置初始值后，进行加法运算

进行减法运算

进行与运算

进行或运算

• 解释

结合实验现象，每一实验步骤中，对下述信号在所起的作用进行解释：M、S0、S1、S2、S3、CIN、ABUS、LDC、LDZ、SEL3、SEL2、SEL1、SEL0、DRW、SBUS。并说明在该步骤中，哪些信号是必需的，哪些信号不是必需的，哪些信号必需采用实验中使用的值，哪些信号可以不采用实验中使用的值

M：控制运算模式，加减法时M=0 为算术运算；与或运算时M=1为逻辑运算；

S0、S1、 S2、S3：控制 74LS181 的运算类型 实现加减与或的运算控制。

CIN：低位 74LS181 的进位输入

ABUS：控制信号输出=1 时，将运算结果送数据总线 DBUS

LDC：控制输出端C的值是否送到寄存器。=1 时，在 T3 的上升沿将运算得到的进位保存到 C 标志寄存器。

LDZ：控制输出端Z的值是否送到寄存器。=1 时，如果运算结果为 0，在 T3 的上升沿，将 1 写入到 Z 标志寄存器；如果运算结果不为 0，将 0 保存到 Z 标志寄存器。

SEL3、SEL2：选择送 ALU 的 A 端口的寄存器

SEL1、SEL0：选择送 ALU 的 B 端口的寄存器

DRW：控制信号是否写入寄存器。=1 时，在 T3 上升沿对 RD1、RD0 选中的寄存器进

行写操作，将数据总线 DBUS 上的数 D7~D0 写入选定的寄存器

SBUS：控制是否写入DBUS。=1 时，将运算结果送数据总线 DBUS =0 时，禁止运算结果送数据总线 DBUS

	M	S0~S3	CIN	LDC	LDZ	SEL3~SEL0	DRW	SBUS	ABUS
写入数据到R0	为0，也可为其他值	为0000B也可为其他值	为0，也可为其他值	为0，也可为其他值	为0，也可为其他值	为0001B	为1，读取总线数值并写入数据	为1，用以设定初始值并导入总线	必需为0
写入数据到R1	为0，也可为其他值	为0000B也可为其他值	为0，也可为其他值	为0，也可为其他值	为0，也可为其他值	为0001B	为1，读取总线数值并写入数据	为1，用以设定初始值并导入总线	必需为0
加法运算	必需为0	为1001B，控制运算器为加法	必需为1	为1，输出C	为1，输出Z	为0001B	必需为0，终止输入	必需为0，终止输入	为1，输出结果到总线
减法运算	必需为0	为0110B，控制运算器为减法	必需为0	为1，输出C	为1，输出Z	为0001B	必需为0，终止输入	必需为0，终止输入	为1，输出结果到总线
与运算	必需为1	为1011B，控制运算器为与运算	必需为0	为0，不用输出	为1，输出Z	为0001B	必需为0，终止输入	必需为0，终止输入	为1，输出结果到总线
或运算	必需为1	为1110B，控制运算器为或运算	必需为0	为0，不用输出	为1，输出Z	为0001B	必需为0，终止输入	必需为0，终止输入	为1，输出结果到总线

四、思考探究

1．ALU 具有记忆功能吗？如果有，如何设计？

2．为什么在 ALU 的 A 端口和 B 端口的数据确定后，在数据总线 DBUS 上能够直接观测运算的 数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到？

答：

具有，通过ABUS信号关闭输出端，将数据暂存在ALU中，实现记忆功能。

在ALU的输出端，C和Z的输出受LDC和LDZ的控制，在每次输出前会进行信号判断，所以要在下一步才能观测到。

五、独立方式

连线

 

为R0设置初始值

 

为R1设初始值

 

加法运算

 

减法运算

与运算

 

 

或运算