计算机科学作为一门涵盖广泛理论与实际应用的学科，在教学过程中，通过实验的方式来验证理论并培养学生的动手能力是至关重要的。本次实验，主题为“8位算术逻辑运算实验”，是《计算机组成原理》课程中极为重要的一环，主要目的是让学生深入理解运算器的基本组成及其工作原理，特别是算术逻辑运算器（ALU）的设计与实现。通过实验操作，学生们得以亲手构建并测试一个8位的ALU，利用特定集成电路74LS181芯片，学习运算器数据传输路径，掌握其组合逻辑功能，以及熟悉模型机运算器的数据传送流程。
在实验中，学生们首先接触到的实验工具是74LS181芯片，这是构建8位ALU的核心组件。74LS181是一个功能丰富的集成电路，它能够执行包括加法、减法、乘法、除法在内的基本算术运算，以及逻辑与、逻辑或等逻辑运算。每一片74LS181芯片能够处理4位数据，因此为了构成一个8位的ALU，通常会将两片74LS181芯片通过并/串组合方式连接。
实验开始时，学生们首先要设定好两个数据寄存器DR1和DR2。例如，DR1的值设为35H（二进制01100101），DR2设为48H（二进制10010000）。在实验操作中，控制信号的调整是关键的一步。控制信号例如ALUB、SWB、LDDR1和LDDR2分别用于控制数据输出三态缓冲器、数据输入三态缓冲器以及数据锁存器，从而实现数据的正确读取与存储。
通过打入脉冲信号T4，可以将数据置入相应的寄存器中。随后，实验的步骤还包括验证数据是否正确置入寄存器。这一验证过程是必要的，因为它保证了后续运算的正确性。实验中还会涉及到改变算术逻辑运算功能发生器的功能设置，执行不同运算任务，并将运算结果记录下来与理论预期值进行比较。实验数据和结果的整理与分析则通过实验数据输出表来完成。
实验不仅提供了对ALU硬件实现的深刻理解，还让学生们学习到如何控制和使用这些硬件组件来执行计算任务。通过实际动手操作，学生们能够直观地感受到计算机是如何执行基础的算术和逻辑运算的，这对于理解整个计算机系统的工作原理至关重要。实验结束时，学生们需要进行总结，分享实验过程中的心得体会，并提出可能的实验设计改进意见，以期加深对计算机组成原理的理解和应用。
整个实验的核心在于通过实践活动，将学生从理论课堂上抽象的概念具象化。学生在实验中不仅学会了如何使用特定的硬件组件，更深刻体会到了计算机硬件逻辑的奥妙。此外，实验还培养了学生们解决问题的能力，以及如何将理论知识应用于实际情境的能力。通过对74LS181芯片的实际操作，学生们对计算机内部数据流动和数据处理有了更为直观的认识。这种认识将有助于学生在未来的学习和工作中，更加轻松地应对计算机系统设计和程序开发中所遇到的各种挑战。
这个实验是对计算机组成原理学习过程中的一个深化和拓展，它不仅加深了学生对于计算机硬件的理解，而且还锻炼了学生使用硬件进行实际运算操作的实践能力。通过这样的实验，学生们能够更好地掌握计算机组成原理中的核心知识点，并将所学知识应用到解决实际问题中去。这是将理论与实践相结合的有效方式，也是培养学生科学探索精神和动手能力的重要环节。
