本文關(guān)鍵詞：計算機組成原理課程設(shè)計實驗報告，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

實驗二

1. 實驗名稱：運算器（2）

2. 實驗目的：

(1).熟練掌握算術(shù)邏輯單元(ALU)的應(yīng)用方法; (2).進一步熟悉簡單運算器的數(shù)據(jù)傳送原理;

(3).畫出邏輯電路圖及布出美觀的接線圖;

(4).熟練掌握有關(guān)數(shù)字元件的功能和使用方法; (5).熟練掌握子電路的創(chuàng)建及使用。

3. 實驗原理：

本實驗仿真單總線結(jié)構(gòu)的運算器，原理如圖2-2所示。

電路圖中,上右下三方的8條線模擬8位數(shù)據(jù)總線;K8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù);74244層次塊作為暫存工作寄存器DR1和DR2;兩個74374層次塊作為通用寄存器組(鑒于電路排列情況,只畫出兩個通用寄存器GR1和GR2,如果可能的話可設(shè)計4個或8個通用寄存器);眾多的開關(guān)作為控制電平或打入脈沖;眾多的8段代碼管顯示相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信息;核心為8位ALU層次塊。

4. 實驗內(nèi)容：

在Multisim畫出電路圖并仿真，完成如下操作。 (1) 說明整個電路工作原理。

(2) 說明74LS244N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號G有何作用。 (3) 說明74LS273N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號CLK有何作用。

(4) 說明74LS374N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號CLK和OC有何作用。 (5) K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR1。 (6) K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR2。

(7) 完成GR1+ GR2→GR1。 (8) 完成GR1- GR2→GR1。 (9) 完成GR1∧GR2→GR1。 (10) 完成GR1∨GR2→GR1。 (11) 完成GR1⊕GR2→GR1。

(12) ~GR1→GR2。(“~”表示邏輯非運算)。 (13) ~GR2→GR1。

運算器實驗電路圖如下（放大可查看詳細結(jié)構(gòu)）：

(1).說明整個電路工作原理。

答: K8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù)，打開74LS244層次塊三態(tài)門電路,將產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸入總線，將數(shù)

據(jù)存入74LS374層次塊作為的通用寄存器組GR1和GR2；通過其他 74LS244的開關(guān)，將通用寄存器里的數(shù)據(jù)放到74LS273層次塊作為的暫存工作寄存器DR1和DR2中；將DR1和DR2中的數(shù)據(jù)通過核心8位ALU層次塊運算，將結(jié)果又保存到GR1或者GR2中。眾多的開關(guān)作為控制電平或打入脈沖；眾多的8段代碼管顯示相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信息；

(2).說明74LS244N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號G有何作用；

答：74LS244層次塊為三態(tài)門電路，在電路中將部件與總線連接或斷開，起開關(guān)作用，當G為低電平時，部件連接，G為高電平時，部件斷開。

(3).說明74LS273N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號CLK有何作用；

答：74LS273作為臨時工作寄存器，在電路中臨時寄存數(shù)據(jù)，CLK上跳沿觸發(fā)工作。

(4).說明74LS374N的功能及其在電路中的作用，及輸入信號CLK和OC有何作用； 答：74LS374層次塊作為通用寄存器組，在電路中寄存數(shù)據(jù)，另具有三態(tài)門的作用。CLK上跳沿觸發(fā)工作，OC為低電平時，部件連接，OC為高電平時，部件斷開。

(5).K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR1。

答：a. K8確定任意數(shù)（測試時可指定一個2位16進制數(shù)）；b. Q=0（低電平），數(shù)據(jù)送總線；c. U↑（正跳變）且Y=0.該數(shù)存入GR1

(6).K8產(chǎn)生任意數(shù)據(jù)存入通用寄存器GR2。

答：a. K8確定任意數(shù)（測試時可指定一個2位16進制數(shù)）；b. Q=0（低電平），數(shù)據(jù)送總線；c.P↑且O=0。該數(shù)送GR2。

(7).完成GR1+ GR2→GR1。 答：a.Q=1（屏蔽掉K8）、I=0、W=0、E↑，GR1→DR1；b.Space=0、R=0、T↑，GR2→DR2；c.加法：S3~S0=1001B（對應(yīng)BVCX四鍵）、CIN=1（對應(yīng)N鍵）、M=0（對應(yīng)M鍵），此時結(jié)果在ALU的輸出端，令Z=0，結(jié)果送總線，U↑結(jié)果存入GR1.

(8).完成GR1- GR2→GR1。

答：前2步同上；S3~S0=0110B（對應(yīng)XCVB四鍵）、Cin=1（對應(yīng)N鍵）、M=0（對應(yīng)M鍵），Z=0，P↑。

(9).完成GR1∧GR2→GR1。

答：前2步同上；S3~S0=1011B（對應(yīng)XCVB四鍵）M=1（對應(yīng)M鍵），Z=0，U↑。

(10).完成GR1∨GR2→GR1。

答：前2步同前；S3~S0=1110B（對應(yīng)XCVB四鍵）、M=1（對應(yīng)M鍵），Z=0，P↑。

(11).完成GR1⊕GR2→GR1。

答：a.I=0、W=0、E↑，GR1→DR1；b.S3~S0=0000B（對應(yīng)XCVB四鍵）、M=1（對應(yīng)M鍵），Z=0，P↑。

(12).~GR1→GR2。（“~”表示邏輯非運算）

答：a.I=0、W=0、E↑，GR1→DR1；b.S3~S0=0000B（對應(yīng)XCVB四鍵）、M=1（對應(yīng)M鍵），Z=0，U↑。

(13).~GR2→GR1。

答：a.Space=0、R=0、T↑，GR2→DR2；b.S3~S0=0101B（對應(yīng)XCVB四鍵）、M=1（對應(yīng)M鍵），Z=0，U↑。

5. 總結(jié)及心得體會：

通過本實驗，我懂得了該運算器的原理。懂得了如何將數(shù)據(jù)存入通用寄存器。如何又將通用寄存器中的數(shù)據(jù)通過總線傳入暫存寄存器。又如何將其輸入運算器進行運算。

運算器工作原理：K8產(chǎn)生所需數(shù)據(jù)，，打開74LS244層次塊三態(tài)門電路,將產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸入總線，將數(shù)據(jù)存入74LS374層次塊作為的通用寄存器組GR1和GR2；通過其他 74LS244的開關(guān)，將通用寄存器里的數(shù)據(jù)放到74LS273層次塊作為的暫存工作寄存器DR1和DR2中；將DR1和DR2中的數(shù)據(jù)通過核心8位ALU層次塊運算，將結(jié)果又保存到GR1或者GR2中。眾多的開關(guān)作為控制電平或打入脈沖；眾多的8段代碼管顯示相應(yīng)位置的數(shù)據(jù)信息；

在這個實驗中，明確指出，總線上只能有一個輸入端口。而控制總線輸入數(shù)量的三態(tài)門中，有K8層次塊旁的一個，有8位運算器旁的一個，有通用寄存器旁的兩個�？偣菜膫�。在進行總線操作時，只允許其中一個三態(tài)門置于導通狀態(tài)。這樣就保證了總線的要求。否則將出現(xiàn)一些問題，比如總線輸出的不是K8中設(shè)置的值。這可能是這些數(shù)據(jù)參加了某種運算后的結(jié)果。

該實驗同樣遇到很多問題，一開始不知道怎么去自定義層次塊，還有自定義層次塊時沒有在里面把元件連接好，有些小細節(jié)沒注意，如：有些元件里面是要放置電源的，往往這些疏忽了，導致自定義的層次塊無法使用。

還有在測試時也遇到了些問題，比如怎么去進行運算，運算的數(shù)據(jù)無法顯示等。同時，在驗證運算時，對于邏輯運算概念模糊，不理解邏輯運算時怎么進行的，以致在運算時總以為是電路運算結(jié)果錯誤，其實是自己計算錯誤，后來，在網(wǎng)上查找了很多資料，比如“A+B”、“AB”的運算等等，最后還是通過不斷努力實現(xiàn)了所有功能，并測試通過。

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