验证74LS181运算和逻辑功能 HNUST【计算机组成原理】(2024)

ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。引脚说明：M=1 逻辑运算，M=0算术运算。Cn+4=0 有进位；Cn+4=1 无进位；Cn =0 有进位；Cn =1 无进位；F=( A + /B )加A B加1。F=(A + B)加A / B加1。F=(A + / B) 加 A加1。图2-1 4位ALU验证电路示意图。F=(A + B) 加A / B。F=( A + /B )加A B。F=(A + B) 加

weixin_46337464

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1.实验目的

掌握算术逻辑单元（ALU）的工作原理；

熟悉简单运算器的数据传送通路；

画出逻辑电路图及布出美观整齐的接线图；

验证4位运算功能发生器(74LS181)组合功能。

2.实验原理

ALU能进行多种算术运算和逻辑运算。4位ALU-74LS181能进行16种算术运算和逻辑运算。功能表如下：

方式	M = 1 逻辑运算	M = 0算术运算
S3 S2 S1 S0	逻辑运算	CN=1 (无进位)	CN =0 (有进位)
0 0 0 0	F=/A	F=A	F=A加1
0 0 0 1	F=/(A + B)	F=A + B	F=(A + B) 加1
0 0 1 0	F=(/A ) B	F=A + /B	F=( A + /B )加1
0 0 1 1	F=0	F=负1（补码形式）	F=0
0 1 0 0	F=/(A B)	F=A加A ( / B)	F=A加A / B加1
0 1 0 1	F=/B	F=(A + B) 加A / B	F=(A + B)加A / B加1
0 1 1 0	F=A  B	F=A减B减1	F=A减B
0 1 1 1	F=A/B	F=A (/ B)减1	F=A (/ B)
1 0 0 0	F=/A +B	F=A加A B	F=A加A B加1
1 0 0 1	F=/( A  B)	F=A加 B	F=A加B加1
1 0 1 0	F=B	F=( A + /B )加A B	F=( A + /B )加A B加1
1 0 1 1	F=AB	F=AB减1	F=AB
1 1 0 0	F=1	F=A加 A	F=A加 A加1
1 1 0 1	F=A + /B	F=(A + B) 加 A	F=(A + B) 加 A加1
1 1 1 0	F=A + B	F=(A + / B) 加 A	F=(A + / B) 加 A加1
1 1 1 1	F=A	F=A 减1	F=A

(上表中的“/”表示求反)

ALU-74LS181引脚说明：M=1 逻辑运算，M=0算术运算。

引脚	说明
M 状态控制端	M=1 逻辑运算；M=0算术运算。
S3 S3 S1 S1运算选择控制	S3 S3 S1 S1决定电路执行哪一种算术
A3 A2 A1 A1	运算数1，引脚3为最高位
B3 B2 B1 B0	运算数2，引脚3为最高位
Cn 最低位进位输入	Cn =0 有进位；Cn =1 无进位；
Cn+4本片产生的进位信号	Cn+4=0 有进位；Cn+4=1 无进位；
F3 F2 F1 F0	F3 F2 F1 F0运算结果，F3为最高位

3.实验内容

电路如图2-1所示。

图2-1 4位ALU验证电路示意图

验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，填写下表：

S3 S2 S1 S0	数据1	数据2	算术运算（M=0）		逻辑运算（M=1）
S3 S2 S1 S0	数据1	数据2	CN=1 (无进位)	CN =0 (有进位)	逻辑运算（M=1）
0 0 0 0	AH	5H	F=AH	F=BH	F=5H
0 0 0 1	AH	5H	F=FH	F=0H	F=0H
0 0 1 0	AH	5H	F=AH	F=BH	F=5H
0 0 1 1	AH	5H	F=FH	F=0H	F=0H
0 1 0 0	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 0 1	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 1 0	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 1 1	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
1 0 0 0	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 0 1	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 1 0	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 1 1	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 1 0 0	5H	5H	F=AH	F=BH	F=FH
1 1 0 1	5H	5H	F=AH	F=BH	F=FH
1 1 1 0	5H	5H	F=4H	F=5H	F=5H
1 1 1 1	5H	5H	F=4H	F=5H	F=5H

4.实验结果

流程图

设计图

实验结果与分析

验证74LS181型4位ALU的逻辑算术功能，如下表：

S3 S2 S1 S0	数据1	数据2	算术运算（M=0）		逻辑运算（M=1）
S3 S2 S1 S0	数据1	数据2	CN=1 (无进位)	CN=0 (有进位)	逻辑运算（M=1）
0 0 0 0	AH	5H	F=AH	F=BH	F=5H
0 0 0 1	AH	5H	F=FH	F=0H	F=0H
0 0 1 0	AH	5H	F=AH	F=BH	F=5H
0 0 1 1	AH	5H	F=FH	F=0H	F=0H
0 1 0 0	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 0 1	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 1 0	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
0 1 1 1	FH	1H	F=DH	F=EH	F=EH
1 0 0 0	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 0 1	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 1 0	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 0 1 1	FH	FH	F=EH	F=FH	F=FH
1 1 0 0	5H	5H	F=AH	F=BH	F=FH
1 1 0 1	5H	5H	F=AH	F=BH	F=FH
1 1 1 0	5H	5H	F=4H	F=5H	F=5H
1 1 1 1	5H	5H	F=4H	F=5H	F=5H

小结与心得体会

题目的最大的问题在与理解各个接口的含义，当了理解各个接口的含义，只需要连接好电路，按照功能表进行操作，同时做好这个题目也为后面的实验打好了基础，主要是帮助了解74LS181的使用。

5.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)

6.其他实验

字发生器及跑马灯 HNUST【计算机组成原理】(2024)-CSDN博客

运算器（2）HNUST【计算机组成原理】(2024)-CSDN博客

验证74LS181运算和逻辑功能 HNUST【计算机组成原理】(2024)-CSDN博客

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