2024年1月7日发(作者：)

计算机组成原理实验指导书

- ２４ -

实验二 移位运算实验

一、实验目的：

掌握移位控制的功能及工作原理

二、预习要求：

1．了解8位双向移位寄存器74LS299的功能、引出端功能符号和管脚分配；

2．预习移位运算电路的工作原理。

三、实验设备：

EL-JY-II型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。

四、电路组成：

图 2-1（a） GAL进位控制电路

图 2-1（b） 移位电路

本模块由逻辑控制单元（由一片GAL构成）U34和带三态输出的移位寄存器74LS299

计算机组成原理实验指导书

- ２５ -

等组成。 74LS299具有并行接数、左移、右移、保持等功能，且具有三态输出。其功能和管脚分配见表2-1和图2-2。

表2-1 74LS299的功能表

图2-2（a） 74LS299的管脚分配 图2-2（b） 74LS299引出端功能符号

五、工作原理：

移位运算实验电路的功能由S1、S0、M控制，具体功能见表2-2：

299-G

0

0

0

0

0

1

S1

0

1

1

0

0

1

S0

0

0

0

1

1

1

M

×

0

1

0

1

×

功 能

保持

循环右移

带进位循环右移

循环左移

带进位循环左移

置数

表2-2

计算机组成原理实验指导书

- ２６ -

六、实验内容：

输入数据，利用移位寄存器74LS299控制进行移位。

七、实验步骤

Ⅰ、单片机键盘操作方式实验。

注：在进行单片机键盘控制实验时，必须把K4开关置于“OFF”状态，否则系统处于自锁状态，无法进行实验。

实验连线：

实验连线图如图2－3所示。

连线时应按如下方法：为了连线统一，对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。

2．实验过程：

在监控指示灯滚动显示【CLASS SELECt】时按【实验选择】键，显示【ES--_ _ 】输入02或2，按【确认】键，监控指示灯显示为【ES02】，表示准备进入实验二程序，也可按【取消】键来取消上一步操作，重新输入。再按【确认】键，进入实验二程序，显示为【E1E0--】，提示输入299操作指令（参考表2－2，E1E0相当于299－G，二进制，“11”为关闭输出，“00”为允许输出），输入二进制数“11”，关闭输出，在输入过程中，可按【取消】键进行输入修改。按【确认】键，监控指示灯显示【Lo=0】，可输入二进制数“0”或“1”，此处Lo相当于表2－2的M，即控制是否带进位进行移位，默认为“0”，不带进位移位。输入“1”，选择带进位操作。按【确认】键，监控指示灯显示【S0S1--】，提示输入299移位控制指令（参考表2－2），输入二进制数“11”，对299进行置数操作。按【确认】键，监控指示灯显示【DATA】，提示输入要移位的数据，输入十六进制数“02”，按【确认】，显示【PULSE】，此时按【单步】，绿色数据总线显示灯一闪显示“0000 0010”，表示数据已经存入299

计算机组成原理实验指导书

- ２７ -

移位寄存器，可对它进行移位控制。监控指示灯显示【ES02】，按【确认】键，进行移位操作，显示为【E1E0--】，提示输入299操作指令（参考表2－2，E1E0相当于299－G，二进制，“11”为关闭输出，“00”为允许输出），输入二进制数“00”，允许输出，在输入过程中，可按【取消】键进行输入修改。按【确认】键，监控指示灯显示【Lo=0】，和前面一样，输入“1”，选择带进位操作。按【确认】键，监控指示灯显示【S0S1--】，提示输入299移位控制指令（参考表2－2），输入二进制数“01”，表示对输入的数据进行循环右移，显示【PULSE】,按【单步】键，则对十六进制数据“02”执行一次右移操作。数据总线指示灯显示“1000 0001”，进位红色指示灯Z灭，表示进位移出到数据总线，再按【单步】，数据总线指示灯显示“0100 0000”，进位指示灯亮，表示数据总线有“1”移到进位指示灯Z上，连续按【单步】，可以单步执行，按【全速】键，监控指示灯显示【Run】，则可连续执行移位操作。观察数据总线显示灯的显示变化，判断结果是否正确。

Ⅱ、开关控制操作方式实验

本实验中所有控制开关拨动，相应指示灯亮代表高电平“1”，指示灯灭代表低电平“0”。

1. 按图2－4接线：

连线时应注意：对于横排座，应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上；对于竖排座，应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。

DIJ1 DIJ-G

数据输入电路

C-G S3S2S1S0MCn 299-G

控制开关电路

图2－4 实验二开关实验接线图

为了避免总线冲突，首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态，所对应的指示灯亮。

2．不带进位移位操作过程：（以左移为例）

开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。

（1） 置数：

置C-G＝1，299-G＝1，通过数据输入电路输入要移位的数据，置D7---D0=

BD7……BD0

数据总线

BD7……BD0

ALUJ2

运算器电路

S3S2S1S0MCn 299-G

读写控制电路

T4

T4 fin f/8

脉冲源及时序电

计算机组成原理实验指导书

- ２８ -

“0000 0010”，然后置C-G＝0，数据总线显示灯显示“0000 0010”，置S0=1，S1=1，参考功能表表2－2可见，此时为置数状态，按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮，置C-G=1，完成置数的过程。

（2） 不带进位移位：

置299-G＝0，S0=1，S1=0，M=0，参考功能表表2－2可见，此时为循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000 0010”， 按【单步】，数据总线显示灯显示

“0000 0100”， 此时按一次【单步】，数据总线显示的数据向左移动一位。连续按【单步】，观察不带进位移位的过程。如想进行右移，参考表2－2可见，置S0=0，S＝1，再按【单步】即可实现右移操作。

（3） 带进位移位

首先观察运算器电路上的进位指示灯Z的状态，灯亮表示进位为“1”，灯灭表示进位为“0”，通电进位指示灯亮，进位为“1”状态。先按步骤（1）置数，然后置 299-G＝0，S0=1，S1=0，M=1，参考功能表表2－2可见，此时为带进位循环左移状态，数据总线显示灯显示“0000 0010”，按【单步】按钮，数据总线显示灯显示“0000 0101”，进位指示灯灭，表示进位“1”已经移进数据总线，连续按【单步】，当数据总线显示灯显示“1010 0000”时，再按【单步】，数据总线显示灯显示“0100 0000”，进位指示灯亮，表示数据总线有“1”移出到进位指示灯上。连续按【单步】，观察带进位移位的过程。如想进行带进位右移，参考表2－2可见，置S0=0，S＝1，M=1,再按【单步】即可实现带进位右移操作。

3. 按以上的操作方法验证表2－2所列的移位运算试验电路的所有功能。

八、实验报告要求：

1．实验记录：所有的运算结果，故障现象及排除经过；

2．通过本次实验的收获及想法。