运算器（2）HNUST【计算机组成原理】(2024)

1. 实验目的

1. 熟练掌握算术逻辑单元（ALU）的应用方法；
2. 进一步熟悉简单运算器的数据传送原理；
3. 画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；
4. 熟练掌握有关数字元件的功能和使用方法。
5. 熟练掌握子电路的创建及使用。

2. 实验原理

本实验仿真单总线结构的运算器，原理如图2-2所示。相应的电路如图2-3所示。

• 电路图中，上右下三方的8条线模拟8位数据总线；
• K8产生所需数据；
• 74244层次块为三态门电路，将部件与总线连接或断开，切记总线上只能有一个输入；
• 两个74273层次块作为暂存工作寄存器DR1和DR2；
• 两个74374层次块作为通用寄存器组（鉴于电路排列情况，只画出两个通用寄存器GR1和GR2，如果可能的话可设计4个或8个通用寄存器）；
• 众多的开关作为控制电平或打入脉冲；
• 众多的8段代码管显示相应位置的数据信息；核心为8位ALU层次块。

图2-2 单总线结构的运算器示意图

3. 实验内容

在Multisim画出电路图并仿真，完成如下操作。

1. 说明整个电路工作原理。
2. 说明74LS244N的功能及其在电路中作用，及输入信号G有何作用；
3. 说明74LS273N的功能及其在电路中作用，及输入信号CLK有何作用；
4. 说明74LS374N的功能及其在电路中作用，及CLK和OC有何作用；
5. K8产生任意数据存入通用寄存器GR1。
6. K8产生任意数据存入通用寄存器GR2。
7. 完成GR1+GR2→GR1。
8. 完成GR1-GR2→GR2。
9. 完成GR1∧GR2→GR1。
10. 完成GR1∨GR2→GR2。
11. 完成GR1⊕GR2→GR1。
12. ~GR1→GR2。（“~”表示逻辑非运算）
13. ~GR2→GR1。

4. 实验要求

1. 根据实验内容，认真完成实验操作，并做好记录。
2. 实验报告。

5.实验结果

模块介绍

1. 数据输入模块（见实验模拟微程序实现指令）
2. 数据输入控制模块（见实验模拟微程序实现指令）
3. 三态门数据输出控制

74244三态门封装

74244三态门封装电路

1. 缓存单元

74273缓存封装电路

1. 锁存单元

1. 8 BIT ALU

8bit ALU封装

8bit ALU内部封装电路

1. 门电路控制组

1. 流程图

1. 总设计图

实验结果与分析

如计算1+1=2

小结与心得体会

    该题目在短时间内比较难完成，其中一个比较大的问题在我们同学中出现，就是所有的显示器都是00,或者是黑显示，这个问题我也遇到了，刚开始不知道是什么原因，直到我看见指导书上有“切记总线上只能有一个输入”，为什么呢，因为多个部件与总线连接有一些00的内容会输出到总线上面去，同时对正确的结果造成影响，这个是这个题目的主要的问题，为了方便理线，我使用了多个总线，让电路更加美观。

 下载电路文件(Github)

MGJ520/IHNUST_PrinciplesofComputerComposition: 湖南科技大学计算机组成原理课程设计题目/Hunan University of Science and Technology Computer Composition Principles Course Design Topics (github.com)