组成原理实验课件--运算器PPT文档格式.ppt

组成原理实验课件--运算器PPT文档格式.ppt

《组成原理实验课件--运算器PPT文档格式.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《组成原理实验课件--运算器PPT文档格式.ppt（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

监控程序与简单汇编语言程序设计

（1）实验三：

存储器扩展实验实验三：

存储器扩展实验

（1）实验四：

微程序控制器实验实验四：

微程序控制器实验

（2）实验五：

中断实验实验五：

中断实验

（1）实验教学安排实验教学安排3实验考核方法实验考核方法计算机组成原理计算机组成原理实验成绩为实验成绩为20分。

分。

实验成绩包括：

考勤考勤课上完成实验情况课上完成实验情况实验报告实验报告综合作业综合作业4第一部分：

实验须知第一部分：

实验须知实验预习实验预习实验报告实验报告实验报告是实验后的书面总结，通过对实验现象的整理、实验报告是实验后的书面总结，通过对实验现象的整理、分析、总结，可加深对所学理论知识的理解。

分析、总结，可加深对所学理论知识的理解。

实验守则实验守则

（1）保持实验室的整洁，禁止在实验室用餐、喝饮料。

保持实验室的整洁，禁止在实验室用餐、喝饮料。

（2）严禁带电接线和拆线，不要用手触及任何带电部严禁带电接线和拆线，不要用手触及任何带电部分。

（3）实验设备发生故障时，必须立即断电，并马上报告）实验设备发生故障时，必须立即断电，并马上报告老师。

老师。

5第二部分：

第二部分：

TH-union教学计算机介绍教学计算机介绍微程序微程序控制器控制器RESET,START按键按键运行功能选择开关运行功能选择开关单步，手拨，组合逻辑，联机单步，手拨，组合逻辑，联机8位，位，连续，内存，连续，内存，微程序，脱机微程序，脱机16位，位，两个两个12位的位的微型开关微型开关16位的位的手拨输入开关手拨输入开关5V电源电源电源电源开关开关组合逻辑组合逻辑控制器控制器运算器运算器内存内存储器储器串口电路串口电路I86I53I20SSTSCISSHA口口B口口6选用中小规模集成电路实现的教学计算机系统的组成选用中小规模集成电路实现的教学计算机系统的组成计算机计算机终端终端PC机机微程序微程序控制器控制器运算器运算器（16位位）主存储器主存储器（16位）位）按键按键开关开关指示灯指示灯串串行行接接口口接接口口实实验验中中断断实实验验内内存存扩扩展展实实验验电源电源+5V硬布线硬布线控制器控制器作为最底层的输入作为最底层的输入/输出手段，开关手拨数据输入，指示灯显示输出的输出手段，开关手拨数据输入，指示灯显示输出的操作方式还是应该有的。

对提高学生的实验动手能力也很有用处。

操作方式还是应该有的。

实验二：

脱机运算器实验第三部分：

实验项目第三部分：

实验项目8实验目的实验目的深入了解深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用运算器的功能与具体用法，掌握用AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观完成各种运算操作时各控制信号的使用，观察指令执行的结果对状态标志的影响；

了解察指令执行的结果对状态标志的影响；

了解4片片AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等知识。

控制与使用等知识。

实验说明实验说明1、位片结构的运算器芯片、位片结构的运算器芯片Am2901Am2901芯片是一个芯片是一个4位的位片结构的、完整的运算位的位片结构的、完整的运算器器件，作为教学内容的实例具有很好的典型性。

器器件，作为教学内容的实例具有很好的典型性。

9微程序微程序控制器控制器RESET,START按键按键运行功能选择开关运行功能选择开关单步，手拨，组合逻辑，联机单步，手拨，组合逻辑，联机，8位位连续，内存，连续，内存，微程序，脱机微程序，脱机，16位位两个两个12位的位的微型开关微型开关16位的位的手拨输入开关手拨输入开关5V电源电源电源电源开关开关组合逻辑组合逻辑控制器控制器运算器运算器内存内存储器储器串口电路串口电路I86I53I20SSTSCISSHA口口B口口TH-union教学计算机教学计算机Am2901的内部组成与功能的内部组成与功能1011二选一二选一B16个个A通用寄存器通用寄存器三选一三选一二选一二选一三选一三选一三选一三选一ALUSRB锁存器锁存器A锁存器锁存器乘商寄存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出输出YF3F=0000OVRCn+4输入输入DA口地址口地址B口地址口地址组成组成算逻运算算逻运算部件部件16个个累加器累加器乘商寄存器乘商寄存器Q5组多路选择门组多路选择门功能功能8种种运算功能运算功能8种种数据组合数据组合8种种结果处理结果处理12ALUSRCnFF3F=0000OVRCn+4第一个组成部分是第一个组成部分是算逻运算部件算逻运算部件ALU,完成完成3种算术运算种算术运算和和5种逻辑运算，种逻辑运算，共计共计8种功能。

种功能。

其输出为其输出为F，两路输，两路输入为入为S、R，最低位，最低位进位进位Cn，4个状态输个状态输出信号如图所示出信号如图所示符号位符号位结果为零结果为零结果溢出结果溢出进位输出进位输出RSRS8种运算功能种运算功能0000010100111001011101113位功能选择码位功能选择码R+SSRRSRSRSRS13B16个个A通用寄存器通用寄存器B锁存器锁存器A锁存器锁存器A口地址口地址B口地址口地址第二个组成部分第二个组成部分是通用寄存器组是通用寄存器组由由16个寄存器构个寄存器构成，并通过成，并通过B口口与与A口地址选择口地址选择被读的寄存器，被读的寄存器，B口地址还用于口地址还用于指定写入寄存器指定写入寄存器通过通过B口地址、口地址、A口地址读出的口地址读出的数据将送到数据将送到B、A锁存器，要写锁存器，要写入寄存器的数据入寄存器的数据由一个多路选择由一个多路选择器送来。

器送来。

（写入）（写入）该寄存器组的写入，只能用该寄存器组的写入，只能用B地址实现，写入数地址实现，写入数据是据是ALU的输出经三选一门（移位器）送到寄存的输出经三选一门（移位器）送到寄存器组的输入端。

移位器可执行直送、左移一位、器组的输入端。

移位器可执行直送、左移一位、右移一位的操作，使加减等运算和移位操作可在右移一位的操作，使加减等运算和移位操作可在同一操作步骤中完成。

同一操作步骤中完成。

三选一三选一RAM0RAM3也可称为移位器也可称为移位器14二选一二选一B16个个A通用寄存器通用寄存器三选一三选一二选一二选一三选一三选一三选一三选一ALUSRB锁存器锁存器A锁存器锁存器乘商寄存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出输出YF3F=0000OVRCn+4输入输入DA口地址口地址B口地址口地址第三个组成部第三个组成部分是乘商寄存分是乘商寄存器器Q，主要用，主要用于实现硬件的于实现硬件的乘法、除法运乘法、除法运算。

它能对自算。

它能对自己的内容完成己的内容完成左右移位功能，左右移位功能，其输出可以送其输出可以送往往ALU，并可，并可接收接收ALU的输的输出结果。

出结果。

也可称为移位器也可称为移位器15该芯片的第四该芯片的第四个组成部分是个组成部分是5组多路数据选组多路数据选择电路，通过择电路，通过它们，实现芯它们，实现芯片内上述三个片内上述三个组成成分之间组成成分之间的联系，也实的联系，也实现该芯片和其现该芯片和其外界信息的输外界信息的输入与输出操作。

入与输出操作。

二选一二选一B16个个A通用寄存器通用寄存器三选一三选一二选一二选一三选一三选一三选一三选一ALUSRB锁存器锁存器A锁存器锁存器乘商寄存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出输出YF3F=0000OVRCn+4输入输入DA口地址口地址B口地址口地址16二选一二选一B16个个A通用寄存器通用寄存器三选一三选一二选一二选一三选一三选一三选一三选一ALUSRB锁存器锁存器A锁存器锁存器Q寄存器寄存器Cn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出输出YF3F=0000OVRCn+4输入输入DA口地址口地址B口地址口地址一组二选一门，一组二选一门，选择把选择把A口数据口数据或或ALU结果送出结果送出芯片，以给出输芯片，以给出输出出Y的数据，的数据，Y输输出的有无还受输出的有无还受输出使能出使能/OE信号信号的控制，仅当的控制，仅当/OE为低是才有为低是才有Y输出输出，/OE为高，为高，Y输出输出为高阻态。

为高阻态。

Am2901运行功能的控制运行功能的控制17为了控制为了控制Am2901运算器按我们的意运算器按我们的意图完成预期的运算操作功能，就必须向其图完成预期的运算操作功能，就必须向其提供相应的控制信号，包括：

用提供相应的控制信号，包括：

用3组各组各3位位的编码，分别用于选择的编码，分别用于选择ALU的运算功能，的运算功能，输入数据，结果处置方案，具体规定如输入数据，结果处置方案，具体规定如表表2-1、表、表2-2和表和表2-3所示。

所示。

18RSRS表表2-1选择选择8种运算功能种运算功能000001010011100101110111R+SSRRSRSRSRSI5I4I3运算功能运算功能I2I1I0RS000AQ001AB0100Q0110B1000A101DA110DQ111D0表表2-2选择选择ALU的的8种输入种输入数据组合数据组合19表表2-3选择运算器的选择运算器的8种运算结果处置方案种运算结果处置方案000QFF001F010BFA011BFF100BF/2QQ/2F101BF/2F110B2FQ2QF111B2FF3位控制码位控制码通用寄存器通用寄存器Q寄存器寄存器Y输出输出I8I7I6结果处置结果处置20Am2901的控制信号汇总表的控制信号汇总表000QFFR+SAQ001FSRAB010BFARS0Q011BFFRS0B100BF/2QQ/2FRS0A101BF/2FRSDA110B2FQ2QFRSDQ111B2FFRSD0BQYRS编码编码I8I7I6I5I4I3I2I1I0212、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教学计算机运算器是由教学计算机运算器是由4片片Am2901芯片和一些配套电路组成，芯片和一些配套电路组成，字长字长16位。

位。

22片间高速进位用片间高速进位用Am2902高位高位Am2901Am2901Am2901低位低位Am2901Am2902Cn+zCn+yCn+x/G/PY1512Y118Y74Y30D1512D118D74D30OVERF=0F15CyCinCPRAM15Q15RAM0Q0A口口B口口I86I53I20VccR23Am2901完成功能需要的控制信号完成功能需要的控制信号数据组合（数据组合（I2I1I0）功能代码（功能代码（I5I4I3）结果处理（结果处理（I8I7I6）A口地址口地址B口地址口地址最低位进位控制信号最低位进位控制信号（SCI）移位控制信号移位控制信号（SSH）状态寄存器接收信号状态寄存器接收信号（SST）有一些功能（数有一些功能（数据）取决于如何据）取决于如何使用使用Am2901，与指令和指令的与指令和指令的执行步骤有关，执行步骤有关，必须用另外的线必须用另外的线路来处理的，包路来处理的，包括：

括：

24需要在需要在Am2901芯片外部处理的逻辑功能：

芯片外部处理的逻辑功能：

最低位进位控制信号最低位进位控制信号（SCI）移