计算机组成原理：算术逻辑运算器实验详解

"本次实验是关于算术逻辑运算的实践操作，主要目的是让学生掌握运算器的基本构造和数据传输路径，同时验证74LS181运算功能发生器的组合功能。实验中使用了ZY15CompSys12BB教学实验箱和相关排线。运算器由两片74LS181芯片组成，通过74LS273锁存器和74LS245三态门连接数据总线。实验步骤包括设定控制电平、置数、检验数据等，其中T4脉冲信号的产生是通过控制台单元的开关操作。实验要求学生根据特定的控制信号顺序进行操作，以实现数据的读取、存储和运算。" 在计算机硬件领域，运算器是计算机核心组成部分之一，负责执行算术和逻辑运算。在本次算术逻辑运算实验中，学生们需要理解并实际操作一个基于74LS181芯片的运算器。74LS181是一种四位二进制的通用算术逻辑单元（ALU），能够执行基本的加减乘除和逻辑操作。它通过控制信号如ALU_G、SW_G、S3S2S1S0M、CN等来确定要执行的操作。 实验中使用的ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱提供了一个模拟环境，让学生能够直观地了解运算器的工作原理。实验器材还包括74LS273锁存器，用于暂时存储数据，以及74LS245三态门，它在数据总线上的数据传输中起到开关的作用，允许或阻止数据流。此外，数据输入开关和显示灯被用来设置和检查数据。 实验步骤详细描述了如何设置和操作这些元件。首先，通过数据开关向寄存器DR1和DR2置入数据，并通过指示灯确认数据是否正确。然后，通过改变控制电平状态，如CLR、LDDR1、LDDR2、ALU_G、SW_G等，来启动运算过程。其中，T4脉冲的产生是通过START开关来控制的，每次按下START，T4就会输出一个单脉冲，这模拟了计算机系统中的时钟信号。 实验的最后阶段是检验运算结果。通过关闭数据输入三态门，打开ALU输出三态门，将运算结果送到数据总线上，然后通过指示灯显示出来。通过这种方式，学生可以验证74LS181芯片执行的算术或逻辑运算是否符合预期，从而深入理解运算器的工作机制。 这个实验为学生提供了一个实践平台，让他们能够亲手操作和体验计算机硬件层面的算术逻辑运算过程，巩固理论知识，提高动手能力。这样的实验对于理解和学习计算机体系结构，尤其是数据处理和传输方面至关重要。