文档介绍：计算机组成原理实验
实 验 指 导 书
太原理工大学计算机与软件学院
实验一 运算器实验
一、实验目的：
1． 掌握运算器的组成及工作原理；
2．了解4位函数发生器74LS181的组合功能，熟悉运算器执行算术操作和逻辑操作的具体实现过程；
3． 验证带进位控制的74LS181的功能。
二、预****要求：
１ 复****本次实验所用的各种数字集成电路的性能及工作原理；
２ 预****实验步骤，了解实验中要求的注意之处。
三、实验设备：
EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。
四、电路组成：
本模块由算术逻辑单元ALU 74LS181（U7、U8、U9、U10）、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244（U11、U12）和控制电路（集成于EP1K10内部）等组成。电路图见图1-1(a)、1-1(b)。
图1-1（a）ALU电路
图1-1（b）ALU控制电路
算术逻辑单元ALU是由四片74LS181构成。74LS181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、 M、Cn决定。高电平方式的74LS181的功能、管脚分配和引出端功能符号详见表1-1、图1-2和表1-2。
四片74LS273构成两个16位数据暂存器，运算器的输出采用三态门74LS244。它们的管脚分配和引出端功能符号详见图1-3和图1-4。
图1-2 74LS181管脚分配 表1-2 74LS181输出端功能符号
74LS181功能表见表1－1，其中符号“＋”表示逻辑“或”运算，符号“*”表示逻辑“与”运算，符号“/”表示逻辑“非”运算，符号“加”表示算术加运算，符号“减”表示算术减运算。
选择
M=1
逻辑操作
M=0 算术操作
S3 S2 S1 S0
Cn=1（无进位）
Cn=0（有进位）
0 0 0 0
F=/A
F=A
F=A加1
0 0 0 1
F=/(A+B)
F=A+B
F=(A+B)加1
0 0 1 0
F=/A*B
F=A+/B
F=(A+/B)加1
0 0 1 1
F=0
F=－1
F=0
0 1 0 0
F=/(A*B)
F=A加A*/B
F=A加A*/B加1
0 1 0 1
F=/B
F=(A+B)加A*/B
F=(A+B) 加A*/B加1
0 1 1 0
F=(/A*B+A*/B)
F=A减B减1
F=A减B
0 1 1 1
F=A*/B
F=A*/B减1
F=A*/B
1 0 0 0
F=/A+B
F=A加A*B
F=A加A *B加1
1 0 0 1
F=/(/A*B+A*/B)
F=A加B
F=A加B加1
1 0 1 0
F=B
F=(A+/B)加A*B
F=(A+/B)加A*B加1
1 0 1 1
F=A*B
F=A*B减1
F=A*B
1 1 0 0
F=1
F=A加A
F=A加A 加1
1 1 0 1
F=A+/B
F=(A+B)加A
F=(A+B)加A加1
1 1 1 0
F=A+B
F=(A+/B)加A
F=(A+/B)加A加1
1 1 1 1
F=A
F=A减1
F=A
表1-1 74LS181功能表
图1-3（a） 74LS273管脚分配 图1-3（b）74LS273功能表
图1-4（a） 74LS244管脚分配 图1-4（b） 74LS244功能
五、工作原理：
运算器的结构框图见图1-5：
算术逻辑单元ALU是运算器的核心。集成电路74LS181是4位运算器，四片74LS181以并／串形式构成16位运算器