计算机组成原理实验（1） 算术逻辑运算单元实验
实验一 算术逻辑运算单元实验
一、实验目的
1、掌握简单运算器的数据传输方式
2、掌握74LS181的功能和应用
二、实验内容
1、不带进位位逻辑或运算实验
2、不带进位位加法运算实验
3、实验指导书2.15实验思考
三、实验步骤和结果
实验内容一：不带进位位逻辑或运算实验
按规定连接线路，按要求设置各个控制信号。
| 控制信号 | 接入开关位号 |
| D1CK | PLS1 孔 |
| D2CK | PLS1 孔 |
| EDR1 | H8 孔 |
| EDR2 | H7 孔 |
| ALU-O | H6 孔 |
| CN | H5 孔 |
| M | H4 孔 |
| S3 | H3 孔 |
| S2 | H2 孔 |
| S1 | H1 孔 |
| S0 | H0 孔 |
按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。
二进制开关H16~H23 作为数据输入，置33H(对应开关如下表)。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8位数据 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 33H |
置各控制信号如下:
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D1CK上产生一个上升沿，把33H打入DR1数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定DR1寄存器(74LS374)的输出端，检验数据是否进入 DR1中。置S3、S2、S1、S0、M为11101时，总线指示灯显示 DRI中的数，而置成10010时总线指示灯显示 DR2中的数。
实验结果如图所示：
二进制开关H16~H23作为数据输入，置55H(对应开关如下表)
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8位数据 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 55H |
置各控制信号如下:
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D2CK上产生一个上升沿的脉冲，把55H打入DR2数据锁存器。
经过74LS181的计算，把运算结果(F=A或B)输出到数据总线上，数据总线上的LED 显示灯IDB0~IDB7 应该显示为77H。
实验结果如下：
实验内容二：不带进位位加法运算实验
二进制开关H16~H23作为数据输入，置33H(对应开关如下表)。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8位数据 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 33H |
置各控制信号如下:
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
按脉冲单元中的PLSI脉冲按键，在DICK上产生一个上升沿，把33H打入DRI数据锁存器，通过逻辑笔或示波器来测量确定DR1寄存器(74LS374)的输出端，检验数据是否进入DR1中。置S3、S2、S1、S0、M为11101时，总线指示灯显示 DRI中的数，而置成10010时总线指示灯显示 DR2中的数。
二进制开关 H16~H23 作为数据输入，置55H(对应开关如下表)。
| H23 | H22 | H21 | H20 | H19 | H18 | H17 | H16 | 数据总线值 |
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | 8位数据 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 55H |
置各控制信号如下:
| H8 | H7 | H6 | H5 | H4 | H3 | H2 | H1 | H0 |
| EDR1 | EDR2 | ALU-O | CN | M | S3 | S2 | S1 | S0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在D2CK上产生一个上升沿，把55H打入DR2数据锁存器。经过 74LS181的计算，把运算结果(F=A加B)输出到数据总线上，数据总线上的LED显示灯IDB0~IDB7应该显示为88H。
实验结果如图所示：
实验内容三：实验指导书2.15实验思考
验证 74LS181的算术运算和逻辑运算，在保持DR1=65H、DR2=A7H时，改变运算器的功能设置，观察运算器的输出，填写实验验证表格来进行分析和比较。实验验证表格结果图如下：
四、实验总结
实验原理
在本实验中，我们主要使用74LS181算术逻辑运算单元（ALU）进行逻辑运算和加法运算的测试。74LS181是一种功能强大的4位运算器，能够执行多种逻辑和算术操作，包括与、或、异或、加法等。
实验结果分析
1. 不带进位位逻辑或运算实验：
输入数据为33H和55H的逻辑或操作结果为77H。这个结果验证了74LS181在执行OR运算时的准确性，数据输出通过LED显示正常。
2.不带进位位加法运算实验：
输入数据为33H和55H的加法运算结果为88H，符合二进制加法的规则。在此实验中，观察到操作的准确性，输出结果清晰可见，进一步验证了74LS181在加法运算中的可靠性。
3. 实验指导书2.15实验思考：
更改输入数据DR1=65H（0110 0101）和DR2=A7H（1010 0111），通过调整控制信号，观察到不同的输出结果，这使我们能够验证多种运算功能的正确性。填写实验验证表格后，能够直观包含操作的对比与分析，增强了对74LS181功能的理解。
实验体会
通过本次实验，我们有效地掌握了74LS181运算器的基本原理与应用，能够正确设置运算输入和控制信号，并验证输出结果的一致性和正确性。实验结果显示，74LS181能够在逻辑与算术运算中提供高效且准确的结果。以上过程的实践极大地丰富了我们对数字电路和运算单元的理解，为后续的学习和应用打下了基础。