一、实验目的 1、掌握简单运算器的数据传输方式。 ⒉ 验证运算功能发生器(74LS181)及进位控制的组合功能。 二、实验要求 通过Dais-CMX16+计算器组成原型教学实验系统，完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU控制位的运用。 三、实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图2-3-1所示。ALU运算器由CPLD描述。运算器的输出经过2片74LS245三态门与数据总线相连，2个运算寄存器AX、BX的数据输入端分别由4个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。 上图中，AXW、BXW在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的负脉冲把总线上的数据打入，实现AXW、BXW写入操作。 运算器功能编码 表2.3.1 ALU运算器编码表
| 算术运算 | | 逻辑运算 | | M15 | M13 | M12 | M11 | 功能 | | M15 | M13 | M12 | M11 | 功能 | | M | S2 | S1 | S0 | M | S2 | S1 | S0 | | 0 | 0 | 0 | 0 | A+B+C | 1 | 0 | 0 | 0 | B | | 0 | 0 | 0 | 1 | A—B—C | 1 | 0 | 0 | 1 | /A | | 0 | 0 | 1 | 0 | RLC | 1 | 0 | 1 | 0 | A-1 | | 0 | 0 | 1 | 1 | RRC | 1 | 0 | 1 | 1 | A=0 | | 0 | 1 | 0 | 0 | A+B | 1 | 1 | 0 | 0 | A#B | | 0 | 1 | 0 | 1 | A—B | 1 | 1 | 0 | 1 | A&B | | 0 | 1 | 1 | 0 | RL | 1 | 1 | 1 | 0 | A+1 | | 0 | 1 | 1 | 1 | RR | 1 | 1 | 1 | 1 | A |
四、实验内容与过程（写出实验步骤、结果截图及对每一个步骤设置的理解） 1.实验内容： 验证表2.3.3 ALU运算器编码表所列的运算功能。 在给定AX=6655h、BX=AA77h的情况下，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填入下页表格中，并和理论分析进行比较、验证。
| 表2.3.3 ALU运算器真值表 | | 运算控制 | 运算表达式 | M | S2 | S1 | S0 | AX | BX | 运算结果 | | 带进位算术加 | A+B+C | 0 | 0 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 10CC ) | | 带借位算术减 | A-B-C | 0 | 0 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( BBDE ) | | 带进位左移 | RLC A | 0 | 0 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( CCAA ) | | 带进位右移 | RRC A | 0 | 0 | 1 | 1 | | | FUN=( ) | | 算术加 | A+B | 0 | 1 | 0 | 0 | | | FUN=( ) | | 算术减 | A-B | 0 | 1 | 0 | 1 | | | FUN=( ) | | 左移 | RL A | 0 | 1 | 1 | 0 | | | FUN=( ) | | 右移 | RR A | 0 | 1 | 1 | 1 | | | FUN=( ) | | 取BX值 | B | 1 | 0 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( AA77 ) | | AX取反 | NOT A | 1 | 0 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 99AA ) | | AX减1 | A-1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 6654 ) | | 清零 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | | | FUN=( ) | | 逻辑或 | A OR B | 1 | 1 | 0 | 0 | | | FUN=( ) | | 逻辑与 | A AND B | 1 | 1 | 0 | 1 | | | FUN=( ) | | AX加1 | A+1 | 1 | 1 | 1 | 0 | | | FUN=( ) | | 取AX值 | A | 1 | 1 | 1 | 1 | | | FUN=( ) |
2.实验连线： K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。然后按下表要求“搭接”部件控制电路。
| 连线 | 信号孔 | 接入孔 | 作用 | 有效电平 | | 1 | DRCK | CLOCK | 单元手动实验状态的时钟来源 | 下降沿打入 | | 2 | W | K6(M6) | 总线字长：0=16位字操作，1=8位字节操作 | | | 3 | XP | K7(M7) | 源部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址 | | | 4 | X2 | K10(M10) | 源部件定义译码端X2 | 三八译码 八中选一 低电平有效 | | 5 | X1 | K9(M9) | 源部件定义译码端X1 | | 6 | X0 | K8(M8) | 源部件定义译码端X0 | | 7 | M | K15(M15) | 运算控制位：0=算术运算，1=逻辑运算 | | | 8 | S2 | K13(M13) | 运算状态位S2 | | | 9 | S1 | K12(M12) | 运算状态位S1 | | | 10 | S0 | K11(M11) | 运算状态位S0 | | | 11 | OP | K16(M16) | 目标部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址 | | | 12 | AXW | K17(M17) | AX运算寄存器写使能，本例定义到M17位 | 低电平有效 | | 13 | BXW | K18(M18) | BX运算寄存器写使能，本例定义到M18位 | 低电平有效 |
3.实验过程： （1）具体操作： 首先，我通过I/O单元“S15~S0”开关向累加器AX和暂存器BX分别置数：AX:6655;BX:AA77 关闭AX、BX写使能，令K18=K17=“1”，按下流程分别读AX=6655、BX=AA77。 令M S2 S1 S0（K15 K13~K11）等于对应运算的真值，使FUN及总线单元显示AX与BX相应的运算结果。 （2）实验过程图记录 带进位算术加：运算结果为10CC
- 带进位左移：运算结果为CCAA
- 带进位右移：运算结果为332A
- 算术加：运算结果为10CC
- 算数减：运算结果为bbdE
- 左移：运算结果为CCAA
- 右移：运算结果为b32A
- 取BX值：运算结果为AA77
- AX取反：运算结果为99AA
- AX减1：运算结果为6654
- 清零：运算结果为0000
- 逻辑或：运算结果为EE77
- 逻辑与：运算结果为2255
- AX加1：运算结果为6656
- 取AX值：运算结果为6655
（3）实验表格记录
| 运算控制 | 运算表达式 | | M S2 | S1 | S0 | AX | BX | 运算结果 | | 带进位算术加 | A+B+C | 0 | 0 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 10CC ) | | 带借位算术减 | A-B-C | 0 | 0 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( BBDE ) | | 带进位左移 | RLC A | 0 | 0 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( CCAA ) | | 带进位右移 | RRC A | 0 | 0 | 1 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 332A ) | | 算术加 | A+B | 0 | 1 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 10CC ) | | 算术减 | A-B | 0 | 1 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( bbdE ) | | 左移 | RL A | 0 | 1 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( CCAA ) | | 右移 | RR A | 0 | 1 | 1 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( b32A ) | | 取BX值 | B | 1 | 0 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( AA77 ) | | AX取反 | NOT A | 1 | 0 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 99AA ) | | AX减1 | A-1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 6654 ) | | 清零 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 0000 ) | | 逻辑或 | A OR B | 1 | 1 | 0 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( EE77 ) | | 逻辑与 | A AND B | 1 | 1 | 0 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 2255 ) | | AX加1 | A+1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 6655 | AA77 | FUN=( 6656 ) | | 取AX值 | A | 1 | 1 | 1 | 1 | 6655 | AA77 | FUN=( 6655 ) |
结果解释：参照ALU运算器编码表，写出逻辑原理表示如下： 五、实验总结（包括未完成内容、结果分析、学习心得等） 实验收获： 了解了计算机的组成，以及对应的工作原理。 学习心得： 通过本次实验的数据和理论分析进行比较、验证，我们掌握了简单运算器的数据传输方式，验证运算功能发生器(74LS181) 及进位控制的组合功能. |