运算器实验：掌握ALU工作原理与74LS181芯片应用

"该文档是关于多思计算机组成原理实验2——运算器实验的指导材料，旨在帮助学生掌握算术逻辑运算单元的工作原理，熟悉运算器电路组成，并了解相关芯片的功能与使用方法。实验主要使用74LS181运算功能发生器、74LS273数据锁存器、74LS245三态总线收发器等组件，通过设计电路进行实际操作。" 实验2运算器实验详细解析： 1. 实验目的： - 掌握74LS181运算功能发生器进行算术和逻辑运算的工作机制。 - 熟悉运算器的基本电路构造，包括8位数据锁存器74LS273和三态输出的8组总线收发器74LS245的应用。 - 通过实践操作，理解并应用4位运算功能发生器74LS181的各种算术和逻辑运算功能。 2. 实验要求： - 学生需要预先阅读相关资料，理解电路图，掌握各芯片引脚的功能和连接方式。 - 按照实验步骤认真执行，确保每个环节的正确性。 - 完成实验后撰写实验报告，总结实验过程和结果。 3. 实验电路组件： - 74LS181：这是一个4位算术逻辑运算单元，可以实现多种算术和逻辑运算。 - 74LS273：作为8位数据锁存器，用于临时存储数据，具有在脉冲上升沿锁存数据的能力。 - 74LS245：三态输出的8组总线收发器，控制数据在总线上的传输。 - 其他辅助组件包括单脉冲、开关和数据显示灯，用于提供控制信号和显示实验结果。 4. 实验电路控制信号： - M：控制ALU运行在算术或逻辑运算模式。 - S3, S2, S1, S0：选择ALU的具体运算类型，如1001组合对应加法运算。 - Cn：控制进位信号，对算术运算中的进位进行管理。 - Cn+4：输出进位信号，指示运算结果是否有进位。 - P1, P2：脉冲信号，控制数据打入工作寄存器DR1和DR2。 - MR：74LS273的清零信号，低电平时使所有输出清零。 - ALU-BUS 和 SW-BUS：控制ALU和开关数据的三态门，决定数据是否送入总线。 5. 实验原理： - 两片74LS181构成一个8位ALU，两个74LS273作为工作寄存器存储操作数。 - 数据开关SW7~SW0设置操作数，通过三态门74LS245送入工作寄存器和ALU。 - ALU的运算结果同样通过74LS245送到数据显示灯，便于观察结果。 通过这个实验，学生不仅能够学习到运算器的基本结构和工作原理，还能提升动手能力和逻辑思维能力，为深入理解计算机硬件系统奠定基础。在实验过程中，学生应密切关注每个信号的变化，分析其对运算结果的影响，以充分理解运算器在计算机中的核心作用。