脱机运算器实验.
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1、实验二：实验二：脱机运算器实验脱机运算器实验实验目的实验目的 （1 1）理解运算器芯片）理解运算器芯片Am2901Am2901的功能和内部组成，的功能和内部组成， 运行中使用的控制信号及各自的控制作用；运行中使用的控制信号及各自的控制作用； （2 2）理解）理解4 4片片Am2901Am2901构成构成1616位运算器的具体方案，各数据位运算器的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系；位信号、各控制位信号的连接关系； （3 3）使用）使用2424位微型开关中的位微型开关中的2323位控制信号确定运算与处位控制信号确定运算与处理功能。理功能。运算器简介运算器简介 运算器是计算机硬件系统传
2、统的运算器是计算机硬件系统传统的5 5大功能部大功能部 件之一，承担执行运算和暂存运算数据的功能。件之一，承担执行运算和暂存运算数据的功能。 组成：组成： ALUALU线路（执行算术逻辑运算功能）、线路（执行算术逻辑运算功能）、 通用寄存器组（暂存参加通用寄存器组（暂存参加ALUALU运算的数据和中间运运算的数据和中间运算结果）、专用寄存器（支持乘除法运算）三部算结果）、专用寄存器（支持乘除法运算）三部分。分。 三个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从三个部分之间通过多路选择器线路实现连接，从而构成一个完整的运算器部件。而构成一个完整的运算器部件。技术说明技术说明 运算器部件主体部分由运算器
3、部件主体部分由4 4片片4 4位的位片结构位的位片结构 Am2901 Am2901组成。组成。 使用使用MACHMACH芯片内部部分电路提供芯片内部部分电路提供ALUALU最低位的进位最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号。输入信号和最高、最低位的移位输入信号。 使用一片使用一片GAL20V8GAL20V8实现实现4 4位的标志位寄存器位的标志位寄存器FLAGFLAG，接收接收ALUALU输出的输出的4 4个标志位信号和来自内存堆栈区个标志位信号和来自内存堆栈区的的4 4位数据，位数据，用于恢复现场状态信息用于恢复现场状态信息 。运算器组成线路和信息连接关系运算器组成线路和信息连接关
4、系 脱机运算器实验的环境脱机运算器实验的环境 脱离与计算机主机的连接脱离与计算机主机的连接数据开关拨入参加运算的数据；数据开关拨入参加运算的数据；微型开关提供操作运算器运行必需控制信号；微型开关提供操作运算器运行必需控制信号；信号指示灯观察运算结果。信号指示灯观察运算结果。最低位的进位输入信号最低位的进位输入信号CinCin和左右移位输入信号和左右移位输入信号RAM0RAM0、Q0Q0、RAM15RAM15、Q15Q15由由MACHMACH内部内部SHIFTSHIFT线路提供。线路提供。Am2901Am2901芯片的内部组成框图芯片的内部组成框图 Am2901Am2901的内部组成的内部组成
5、4位的算逻运算部件算逻运算部件ALUALU，输出为F，两路输入 R和S，最低位进位信号Cn。实现R+S、S-R、R-S 三种算术运算，RS、RS、RS、R S、R S五种逻辑运算。 16个4位通用寄存器组成的寄存器组寄存器组。双端口(A和B)控制读出、单端口(B)控制写入。通过A和B指定被读写的寄存器。 4位的Q Q寄存器寄存器,实现硬件乘除法指令和对本身内容完成左右移位，能接收ALU输出。输出送到ALU 的S 输入端。 5组多路数据选择器多路数据选择器，实现上述三个组成 之间的联系及芯片和外界信息的输入与输出操作： 一组4位的二选一器件控制把运算器内的两路4位输出数 据送出芯片，标记为Y；
6、一组4位的二选一和 一组4位的三选一器件，分别用于组合外部送来信息D，通用寄存器组的双路读出信息A和B，乘商寄存器Q的信息，以决定ALU的两路输入R和S的数据来源； 一组4位的三选一器件，完成从ALU的输出结果，ALU输出结果左移一位的值，ALU输出结果右移一位的值中选择其一，作为通用寄存器的写入信息，实现的是通用接存器接收及移位功能。 一组4位的三选一器件，用于完成Q寄存器内容的左右移位，或接收ALU的输出结果的操作功能。Am2901Am2901的内部组成的内部组成 Am2901Am2901芯片的管脚信号芯片的管脚信号 OVRD3 D0B3 B0CPI8 I0Q 0F3/P/GA3 A0/O
7、ERAM 0CnQ 3RAM 3Cn+4A m 2901F=0000Y 3 Y 0数据类型信号：数据类型信号：4位数据输入位数据输入(D3-D0)，4位数据输出位数据输出(Y3-Y0)， 最低位进位输入信号最低位进位输入信号(Cn)，4个标志位输出信号个标志位输出信号 (F3,OVR,F=0000,Cn+4)， 通用寄存器最高通用寄存器最高/低位移位入出信号低位移位入出信号(RAM3,RAM0)，Q寄存器最高、最低位移位入寄存器最高、最低位移位入 出信号出信号(Q3,Q0)，用于并行进位的，用于并行进位的2个信号个信号(/G,/P)。共。共19位。位。控制类型信号：主脉冲信号控制类型信号：主脉
8、冲信号(CP)，输出使能信号，输出使能信号(/OE)，两个，两个4位的寄存器选择信号位的寄存器选择信号 (A3-A0,B3-B0)，选择，选择ALU数据来源，运算功能，结果处置的信号各数据来源，运算功能，结果处置的信号各3位位(I8-I0)。共共 19位。位。该芯片还有电源和地线引脚各一个，故该芯片共有该芯片还有电源和地线引脚各一个，故该芯片共有40个引脚。个引脚。教学计算机运算器的设计与实现教学计算机运算器的设计与实现由由4 4片各自的片各自的D3-D0D3-D0组成组成1616位的数据输入位的数据输入D15-D0D15-D0。由由4 4片各自的片各自的Y3-Y0Y3-Y0组成组成1616位
9、的数据输出位的数据输出Y15-Y0Y15-Y0。有高低位进位关系的有高低位进位关系的3 3组信号，高低位相邻芯片间的连接关系：组信号，高低位相邻芯片间的连接关系： 高位芯片的高位芯片的RAM0RAM0、Q0Q0分别与低位芯片的分别与低位芯片的RAM3RAM3、Q3Q3相连；相连； 串行进位，高位芯片的串行进位，高位芯片的CnCn与低位芯片的与低位芯片的Cn+4Cn+4相连；相连； 最低位芯片最低位芯片CnCn是运算器最低位进位输入信号。最高位芯片是运算器最低位进位输入信号。最高位芯片Cn+4Cn+4是运算器进位是运算器进位输出信号。输出信号。D11D8Y 15Y12Am 2902Cn+z /G
10、 /P Cn+y /G /P Cn+x /G /POVRQ0RAM 0CinI 8I0B地址地址A地址地址/OECPQ15RAM15CyF15D 3D0D7D4D15D12Y3Y0Y7Y4Y 11Y8F=0+5v低位Am2901高位Am2901R微型开关各字段控制功能微型开关各字段控制功能 SSTCZVS000CZVS001CYF=0OVRF15010内部总线内部总线0110ZVS1001ZVS101RAM0ZVS110RAM15ZVS111Q0ZVSSSH SCICin/ Shift000Cin = 0001Cin = 1010Cin = C100逻辑移位逻辑移位101循环移位循环移位A /
