1、西華大學數(shù)學與計算機學院實驗報告課程名稱：計算機組成原理年級：2011級實驗成績：指導教師：祝昌宇姓名：蔣俊實驗名稱：算術邏輯運算單元實驗學號：312011080611118實驗日期：2013-12-151、 目的1. 掌握簡單運算器的數(shù)據(jù)傳輸方式 2. 掌握74LS181的功能和應用二、實驗原理（1） ALU單元實驗構成 1、結構試驗箱上的算術邏輯運算單元上的運算器是由運算器由2片74LS181構成8字長的ALU 單元。 2、2片74LS373作為2個數(shù)據(jù)鎖存器（DR1、DR2），8芯插座ALU-OUT作為數(shù)據(jù)輸入端，可通過短8芯扁平電纜，把數(shù)據(jù)輸入端連接到數(shù)據(jù)總線上。 3、運算器的數(shù)據(jù)輸出

2、由一片74LS244（輸出緩沖器）來控制，8芯插座ALU-OUT作為數(shù)據(jù)輸出端，可通過短8芯扁平電纜把數(shù)據(jù)輸出端連接到數(shù)據(jù)總線上。（2） ALU單元的工作原理 數(shù)據(jù)輸入鎖存器DR1的EDR1為低電平，并且D1CK有上升沿時，把來自數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入鎖存器DR1。同樣，使EDR2為低電平，并且D2CK有上升沿時，把來自數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)打入鎖存器DR2。 算術邏輯運算單元的核心是由2片74LS181構成，它可以進行2個8位二進制數(shù)的算術邏輯運算，74LS181的各種工作方式可通過設置其控制信號來實現(xiàn)（S0、S1、S2、S3、M、CN）。當實驗者正確設置了74LS181的各個控制信號，74LS18

3、1會運算數(shù)據(jù)鎖存器DR1、DR2內的數(shù)據(jù)。由于DR1、DR2已經把數(shù)據(jù)鎖存，只要74LS181的控制信號不變，那么74LS181的輸出數(shù)據(jù)也不會發(fā)生改變。 輸出緩沖器采用74LS244，當控制信號ALU-O為低電平時，74LS244導通，把74LS181的運算結果輸出到數(shù)據(jù)總線；ALU-O為高電平時，74LS244的輸出為高阻。 圖1 算術邏輯單元原理圖三、使用環(huán)境計算機組成原理實驗箱四、實驗步驟（一）邏輯或運算實驗1 把ALU-IN（8芯的盒型插座）與CPT-B板上的二進制開關單元中J1插座相連（對應二進制開關H16H23）, 把ALU-OUT（8芯的盒型插座）與數(shù)據(jù)總線上的DJ2相連。2

4、把D1CK和D2CK用連線連到脈沖單元的PLS1上，把EDR1、EDR2、ALU-O、S0、S1、S2、S3、CN、M接入二進制開關（請按下表接線）信號定義接入開關位號D1CKPLS1孔D2CKPLS1孔EDR1H8孔EDR2H7孔ALU-OH6孔CNH5孔MH4孔S3H3孔S2H2孔S1H1孔S0H0孔3 按啟停單元中的運行按鈕，使實驗機處于運行狀態(tài)。4 二進制開關H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置33H（對應開關如下表）H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H置各控制信號如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0ED

5、R1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101111105 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產生一個上升沿，把33H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，通過邏輯筆來測量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗數(shù)據(jù)是否進入DR1中。6 二進制開關H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置55H（對應開關如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H置各控制信號如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001111107 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK

6、上產生一個上升沿，把55H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器。$ 經過74LS181的計算，把運算結果輸出到數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)總線上的LED顯示燈IDB0IDB7顯示為77H。（二）不帶進位位加法運算實驗1 二進制開關H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置33H（對應開關如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0011001133H置各控制信號如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S00101010012 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D1CK上產生一個上升沿，把33H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器，通過邏輯

7、筆來測量確定DR1寄存器（74LS373）的輸出端，檢驗數(shù)據(jù)是否進入DR1中。3 二進制開關H16H23作為數(shù)據(jù)輸入，置55H（對應開關如下表）。H23H22H21H20H19H18H17H16數(shù)據(jù)總線值D7D6D5D4D3D2D1D08位數(shù)據(jù)0101010155H置各控制信號如下：H8H7H6H5H4H3H2H1H0EDR1EDR26ALU-OCNMS3S2S1S01001010014 按脈沖單元中的PLS1脈沖按鍵，在D2CK上產生一個上升沿，把55H打入DR1數(shù)據(jù)鎖存器。$ 經過74LS181的計算，把運算結果輸出到數(shù)據(jù)總線上，數(shù)據(jù)總線上的LED顯示燈IDB0IDB7顯示為88H。（3）

8、 實驗數(shù)據(jù)記錄驗證74LS181的算術運算和邏輯運算，在保持DR1=65H、DR2=A7H時，改變運算器的功能設置，觀察運算器的輸出，填入表1中，并和理論分析進行比較、驗證。 表1 正邏輯74LS181運算功能驗證結果DR1DR2S3S2S1S0M=0（算術運算）M=1邏輯運算CN=1CN=065A7000065669A65A70001E7E81865A700107D7E8265A70011FF000065A70100A5A6DA65A7010127285865A70110BDBEC265A701113F403E65A710008A8BBF65A710010C0D3D65A71010A2A3A765A7101124252565A71100CACB0165A711014C4D7D65A71110E2E3E765A71111646565五、總結通過本次實驗我掌握了算術邏輯運算器單元ALU（