掌握74ls181运算器工作原理及算术逻辑实验操作

在计算机组成原理的实验一——运算器实验中，主要目标是深入理解和实际操作算术逻辑运算器（ALU）。实验的核心组件是74LS181 ALU单元，它是一个集成的组合逻辑电路，用于执行基本的算术和逻辑运算。以下是关键知识点的详细阐述： 1. **实验目的与要求**： - 掌握74LS181 ALU的工作原理，包括其内部结构和功能，如加法器、减法器、移位器以及逻辑运算功能。 - 学习和实践数据传送通道的使用，理解如何将数据从输入寄存器（如DR1和DR2）传输到ALU，并处理运算结果。 - 验证和理解由74LS181等组合逻辑电路构成的运算功能发生器的性能，包括不同运算模式的选择（算术运算和逻辑运算）。 - 能够独立设置控制信号（如S3, S2, S1, S0, M, Cn）以执行特定的运算任务，并根据给定的数据进行计算。 - 通过实验，深化对算术逻辑运算器工作原理的理解，培养问题解决和调试能力。 2. **实验步骤与实例**： - 首先，连接好电路，确保线路正确无误。然后，通过二进制数据开关置数至DR1和DR2，利用S3, S2, S1, S0和M, Cn来选择不同的运算模式。 - 在练习一中，观察并记录当B输入不同的数值，以及M和Cn的不同设置时，运算的结果，例如加法、减法、逻辑与、或、异或等操作。 - 在练习二和三中，分别进行算术和逻辑运算，记录结果，注意控制信号的有效性和寄存器之间的数据传输。 3. **实验结果分析**： - 分析实验数据，理解ALU在不同条件下的运算行为，比如不同进位标志（Cn）对结果的影响，以及算术运算与逻辑运算的区别。 - 通过比较预期结果与实际得到的结果，验证ALU的正确性，查找并修复可能存在的错误或异常。 4. **实验结论**： - 总结实验过程中遇到的问题和解决方案，强调控制信号设置的重要性，如ALU-B、SW-B的高电平有效以及避免同时为0的情况。 - 提出运算选择策略，如M用于决定算术或逻辑运算，S3, S2, S1, S0控制具体运算类型。 - 实验结束后，强化了对计算机组成原理中运算器模块设计与实现的认识，有助于提升编程和硬件调试技能。 整个实验不仅提供了理论知识的应用实践，还锻炼了学生的动手能力和问题解决能力，对于理解计算机底层工作原理具有重要意义。