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文本内容:
实验一运算器组成实验
一、实验目的1.熟悉双端口通用寄存器堆的读写操作2.熟悉简单运算器的数据传送通路3.验证运算器74LS181的算术逻辑功能4.按给定数据,完成指定的算术、逻辑运算
二、实验电路图
3.1示出了本实验所用的运算器数据通路图参与运算的数据首先通过实验台操作板上的八个二进制数据开关SW7-SW0来设置,然后输入到双端口通用寄存器堆RF中RFU54由一个ispLSI1016实现,功能上相当于四个8位通用寄存器,用于保存参与运算的数据,运算后的结果也要送到RF中保存双端口寄存器堆模块的控制信号中,RS
1、RS0用于选择从B端口(右端口)读出的通用寄存器,RD
1、RD0用于选择从A端口(左端口)读出的通用寄存器而WR
1、WR0用于选择写入的通用寄存器LDRi是写入控制信号,当LDRi=1时,数据总线DBUS上的数据在T3写入由WR
1、WR0指定的通用寄存器RF的A、B端口分别与操作数暂存器DR
1、DR2相连;另外,RF的B端口通过一个三态门连接到数据总线DBUS上,因而RF中的数据可以直接通过B端口送到DBUS上DR1U47和DR2U48各由1片74LS273构成,用于暂存参与运算的数据DR1接ALU的A输入端口,DR2接ALU的B输入端口ALUU
31、U35由两片74LS181构成,ALU的输出通过一个三态门(74LS244)发送到数据总线DBUS上实验台上的八个发光二极管DBUS7-DBUS0显示灯接在DBUS上,可以显示输入数据或运算结果另有一个指示灯C显示运算器进位标志信号状态图中尾巴上带粗短线标记的信号都是控制信号,其中S
3、S
2、S
1、S
0、M、Cn#、LDDR
1、LDDR
2、ALU_BUS#、SW_BUS#、LDRi、RS
1、RS
0、RD
1、RD
0、WR
1、WR0都是电位信号,在本次实验中用拨动开关K0—K15来模拟;T
2、T3为时序脉冲信号,印制板上已连接到实验台的时序电路实验中进行单拍操作,每次只产生一组T
1、T
2、T
3、T4时序脉冲,需将实验台上的DP、DB开关进行正确设置将DP开关置1,DB开关置0,每按一次QD按钮,则顺序产生T
1、T
2、T
3、T4一组单脉冲
三、实验设备TEC-5计算机组成实验系统1台逻辑测试笔一支(在TEC-5实验台上)双踪示波器一台(公用)万用表一只(公用)
四、实验任务按图
3.1所示,将运算器模块与实验台操作板上的线路进行连接由于运算器模块内部的连线已由印制板连好,故接线任务仅仅是完成数据开关、控制信号模拟开关、与运算器模块的外部连线注意为了建立清楚的整机概念,培养严谨的科研能力,手工连线是绝对必要的用开关SW7—SW0向通用寄存器堆RF内的R0—R3寄存器置数然后读出R0—R3的内容,在数据总线DBUS上显示出来验证ALU的正逻辑算术、逻辑运算功能令DR1=55H,DR2=0AAH,Cn#=1在M=0和M=1两种情况下,令S3—S0的值从0000B变到1111B,列表表示出实验结果实验结果包含进位C,进位C由指示灯显示注意进位C是运算器ALU最高位进位Cn+4#的反,即有进位为1,无进位为0
五、实验要求做好实验预习,掌握运算器的数据传输通路及其功能特性,并熟悉本实验中所用的模拟开关的作用和使用方法写出实验报告,内容是实验目的按实验任务3的要求,列表表示出实验结果按实验任务4的要求,在表中填写各控制信号模拟开关值,以及运算结果值
六、实验步骤和实验结果
(1)实验任务2的实验步骤和结果如下(假定令R0=34H,R1=21H,R2=52H,R3=65H)置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置接线表如下打开电源以下4条是将34H、21H、52H、65H分别写入R
0、R
1、R
2、R3置K0WR0=0,K1WR1=0,K4SW_BUS#=0,K5RS_BUS#=1,K6LDRi=1,SW7-SW0=34H在DBUS上将观察到DBUS=34H按QD按钮,将34H写入R0置K0WR0=1,K1WR1=0,K4SW_BUS#=0,K5RS_BUS#=1,K6LDRi=1,SW7—SW0=21H在DBUS上将观察到DBUS=21H按QD按钮,将21H写入R1置K0WR0=0,K1WR1=1,K4SW_BUS#=0,K5RS_BUS#=1,K6LDRi=1,SW7—SW0=52H在DBUS上将观察到DBUS=52H按QD按钮,将52H写入R2置K0WR0=1,K1WR1=1,K4SW_BUS#=0,K5RS_BUS#=1,K6LDRi=1,SW7—SW0=65H在DBUS上将观察到DBUS=65H按QD按钮,将65H写入R3以下4条是在DBUS总线上显示R
0、R
1、R
2、R3的值置K2RS0=0,K3RS1=0,K4SW_BUS#=1,K5RS_BUS#=0,K6LDRi=0,在DBUS上将观察到DBUS=34H置K2RS0=1,K3RS1=0,K4SW_BUS#=1,K5RS_BUS#=0,K6LDRi=0,在DBUS上将观察到DBUS=21H置K2RS0=0,K3RS1=1,K4SW_BUS#=1,K5RS_BUS#=0,K6LDRi=0,在DBUS上将观察到DBUS=52H置K2RS0=1,K3RS1=1,K4SW_BUS#=1,K5RS_BUS#=0,K6LDRi=0,在DBUS上将观察到DBUS=65H
(2)实验任务3的实验步骤和实验结果如下1.置DP=1,DB=0,编程开关拨到正常位置接线图如下数据通路的信号Cn#接VCC打开电源以下2条是向R0写入55H,向R1写入0AAH置K0WR0=0,K1WR1=0,K6LDRi=1,K13ALU_BUS#=1,K14SW_BUS#=0置SW7-SW0为55H,按QD按钮,将55H写入R0置K0WR0=1,K1WR1=0,K6LDRi=1,K13ALU_BUS#=1,K14SW_BUS#=0置SW7-SW0为0AAH,按QD按钮,将0AAH写入R1以下1条是将R0写入DR1,将R1写入DR2置K2RD0=0,K3RD1=0,K4RS0=1,K5RS1=0,K6LDRi=0,K7LDDR1和LDDR2=1按QD按钮,将R0写入DR1,将R1写入DR2这时DR1=55H,DR2=0AAH以下2条是M=H时进行逻辑运算置K6LDRi=1,K7LDR1和LDR2=0,K8S0=0,K9S1=0,K10S2=0,K11S3=0,K12M=1,K13ALU_BUS#=0,K14SW_BUS#=1在数据总线DBUS上观察到逻辑运算结果0AAH按QD按钮,观察到进位C为0其他开关设置都不变,只改变K8S
0、K9S
1、K10S
2、K11S3的设置,观察其他15种逻辑运算结果,并按QD按钮,观察进位C以下2条是M=L时进行算术运算置K6LDRi=1,K7LDR1和LDR2=1,K8S0=0,K9S1=0,K10S2=0,K11S3=0,K12M=0,K13ALU_BUS#=0,K14SW_BUS#=1在数据总线DBUS上观察到算术运算结果为55H按QD按钮,观察到进位C为0其他开关设置都不变,只改变K8S
0、K9S
1、K10S
2、K11S3的设置,观察其他15种算术运算结果,并按QD按钮,观察进位C实验结果如下表
3.2实验任务3实验结果DR1=55HDR2=0AAH数据通路WR0WR1RS0RS1SW_BUS#RS_BUS#LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6数据通路WR0WR1RD0RD1RS0RS1LDRi电平开关K0K1K2K3K4K5K6数据通路LDDR1LDDR2S0S1S2S3M电平开关K7K7K8K9K10K11K12数据通路ALU_BUS#SW_BUS#电平开关K13K14工作方式输入选择S3S2S1S0逻辑运算(M=HCn#=1)算术运算(M=LCn#=1)运算结果进位C运算结果进位C0000AAH055H0000100H0FFH00010AAH055H0001100H0FFH00100FFH0AAH0010155H054H10110FFH0AAH0011155H054H11000AAH055H0100100H0FFH01010AAH055H0101100H0FFH01100FFH0AAH0110155H054H11110FFH0AAH0111155H054H1。