计算机组成原理作为计算机科学与技术专业的核心课程，主要研究计算机内部结构和工作原理。在现代计算机体系结构中，算术逻辑单元（ALU）是实现数据运算和逻辑处理的关键部分。为了深刻理解和掌握ALU的工作机制，进行相关的实验操作是至关重要的。《CSU计算机组成原理实验报告》详细记录了学生如何通过搭建数字逻辑电路来实践探索计算机内部的运算机制。
本实验的核心是理解74LS181这一关键器件的功能。74LS181是一款四位二进制可预置全加器，其特色在于能够处理多种算术和逻辑操作。单片74LS181即可实现四位运算，而通过两片的并联或串联组合，可以构建出一个八位的ALU，从而处理更复杂的运算需求。实验中，学生需要掌握如何通过改变74LS181的控制输入信号S3、S2、S1、S0和M来选择不同的运算模式，例如，控制信号为1111时，输出A的值；而控制信号为1010时，输出B的值。
实验过程的设计也体现了对学生动手能力的培养。学生需要亲自选择和配置74LS181、74LS273和74LS245等关键芯片，并正确地建立它们之间的逻辑连接。这些芯片构成了实验的基础架构：74LS273作为数据锁存器，在时钟脉冲的上升沿时锁定输入数据，并在输出端保持，确保数据稳定传输至ALU；74LS245作为三态缓冲器，只有在得到使能信号之后，才允许ALU的运算结果被传送至灯泡阵列，从而展示运算结果。
在实验步骤中，学生首先进行设备的选择与配置，然后建立好逻辑连接，并对芯片的控制信号进行初始化。在实验过程中，学生将使用数据开关设置数据A和B的值，例如分别设置为65H和A7H，并通过改变74LS181的控制信号，执行一系列的算术和逻辑运算。通过观察灯泡阵列的显示结果，学生能够验证ALU运算的正确性。
本实验不仅仅局限于理解ALU的工作原理，它还让学生深入了解到计算机内部数据的流动路径。学生通过实验能够直接观察到数据是如何在各个部件间传递和处理的。此外，学生将体会到，复杂运算功能的实现，实际上可以通过简单的逻辑门组合来完成。这种从基本的逻辑电路到复杂运算的过渡，为学生在后续学习中掌握更高级的系统级设计和软件开发打下了坚实的基础。
通过动手实践，学生能够将理论知识与实际操作相结合，增强对计算机组成原理的感性认识，同时培养了解决实际问题的能力。计算机组成原理实验不仅有助于学生深化对计算机内部工作机制的理解，还能促进其逻辑思维和创新思维的发展，为其未来在计算机科学领域的学术研究或工程实践奠定重要的基础。通过本实验报告，我们可以看到，实验教学在计算机科学教育中占据了不可替代的重要位置。
