计算机组成原理实验Word下载.docx

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④。

从图上可以看到，ALU的两个输入端R和S分别可以接收D输入，A端口或逻辑0数据，和A端口，B端口，Q寄存器或逻辑0数据，Am2901器件只选取用了它们可能的全部12种组合中的8种，即A-Q，A-B，0-Q，0-B，0-A，D-A，D-Q，和D-0这8种，并用外部送来的3位控制码I2-I0来选择这是种组合。

⑤。

Am2901还采用另外来货位外部送来的控制信号I8-I6，一是选择向外部送出的数据的来源（A口数据还是ALU运算结果），二是选择其内部的通用寄存器组和Q寄存器接收不接收和如何接收数据库写入（左移，右移，直送）。

⑥。

通用寄存器组通过A端口，B端口读出内容的输出处均有锁存器线路支持，以保证在执行诸如A+B结果送B运算时操作的正确性。

3．2．3Am2901芯片的控制信号及其控制码与操作

Am2901芯片的控制信号有9个，即I8-I0，这回个控制信号分成三组，它们是：

（1）I8，I7，I6（B30-28）：

选择运算结果或有关数据以何种方式送往何处；

（2）I5，I4，I3（B26-24）：

选择ALU的运算功能，共8种；

（3）I2，I1，I0（B22-20）：

选择送入ALU进行运算的两个操作数据R和S的来源，共有8种组合。

这三组控制信号与相应控制码的关系如下表：

表3.1Am29019个控制信号I8~I0

控制码

I8、I7、I6

I5、I4、I3

I2、I1、I0

000

F→Q

F

R+S

A

Q

001

无

S–R

B

010

F→B

R–S

011

R∨S

100

F/2→B

Q/2→Q

R∧S

101

/R∧S

D

110

2F→B

2Q→Q

RS

111

R⊙S

寄存器结果选择

Y输出选择

运算功能选择

R

S

注：

R、S中的“0”为逻辑0。

3.2.4：

TEC-2机运算器

一：

TEC-2机运算器主体结构

4片间的连接关系是：

（1）16位的数据输入由4片各自的D3-D0组成，其位序号人高位芯片向低位芯片顺序排成D15-D0

（2）16位的数据输出由4片各自的Y3-Y0组成，其位序号人高位芯片向低位芯片顺序排成Y15-Y0.

（3）有高低位进位关系的3组信号，在高低位相邻芯片间连接关系是：

①：

高位芯片的RAM0与低位芯片的RAM3相连

②：

高位芯片的Q0与低位芯片的Q3相连

③：

在串行进位方式下，高位芯片的Cn与低位芯片的Cn+4相连；

若选用AM2902芯片（与74LS182芯片功能相同，两者可以互换使用）实现并行进位，则低位的3个芯片的并行进位信号/G和/P应送往Am2902的相并没有管脚，并将各自对应的片间进位输出信号送入相邻高位芯片Am2901的Cn管脚。

同时支持串，并行丙种方式，有利于教学实验中方便地观察与测量每种进位方式的进位延迟时间。

此时，最低位芯片的RAM0与Q0是该16位的运算器的最低位的移入/出信号，最高位芯片的RAM3与Q3是运算器最高位的移入/出信号，均需有另外的逻辑电路与之连接，最低位的Cn是整个运算器的最低位进位输入信号。

最高位的CN+4是16位完整运算器的进位输出信号。

同理，只有最高们芯片的F3和OVR有意义，低位的3个芯片的F3和OVR不被使用，

4个芯片的F=0000管脚连接在一起，并经一个电阻接到+5V电源，已得到16位的ALU的运算结果为“0”的标志位信号。

（4）：

其它的几组输入信号，支4片Am2901器件来说应有相同的值，包括/OE（控制选通Y的输出），A地址，B地址，I8-80（控制Am2901的运算功能，数据来源，结果的处置）和工作脉冲CP,故应将4个芯片的这些的各对应管脚连接在一起.

（2）微指令中三位微码（SST）与标志位的关系

三位微码与这8种处理的对应关系，已用表格形式给出。

本器件共用了4个输出端，即引用17.18.19.20分别组出CZVS4个标志位的值，并采用寄存器型逻辑记忆本次操作结果，此时每个输出引脚的表达式必须用C:

=…的形式定义，且引脚的时钟脉冲信号必须引入。

引脚13的/OE信号接地，表示输出信号是不被禁止的。

本器件共有14个输入信号，分别人引脚2-11，引脚14，引脚21-23送入，信号名字已给了央Gal20v8的描碠信息中。

这些输入如何决定每一个输出位的结果，以逻辑表达式形式组出在每一个输出位的定义中。

描述表中每行最右侧在分号之后给出的是注释内容。

表3.2三位微码与状态位的关系表

SST编码

状态位输入

说明

B34B33B32

C

Z

V

四个标志位的值保持不变

CY

F=0

OV

F15

接收ALU的标志位输出值

IB7

IB6

IB5

IB4

恢复标志位现场值

置C为0，另三个标志不变

1

置C为1，另三个标志不变

RAM0

右移操作，另三个标志不变

RAM15

左移操作，另三个标志不变

Q0

联合右移，另三个标志不变

二：

运算器最低位进位信号的给出与控制（SCi）

运算器最低位的进位信号Cin，可能为0.1.C标志的值，为了调试与实验的方便，有时可送入一个连续的进位方波信号，当认运算器执行16位全1与这个最低闰的进位方波信号相加时，则加法器每一位的输出结果均为方波，有利于观察与调试.

表3.3

SCi编码（B11、B10）

00

01

10

11

Cin取值

TCLK方波

三：

运算器最高位，最低位的移入信号（SSH）

移入通用寄存器中的移入信号RAM15和RAM0,以及乘商寄存器中的移入信号Q15和Q0.左移时，向RAM0,或RAM0与Q0移入数据，右移时，向RAM15,或RAM15与Q15移入数据，我们把5条移位指令和剩除法计算中的联合移位都考虑进去，可以归纳出如下4种结果，并用两位微码SSH区分它们。

表3.4

控制码SSH

左移

右移

B9B8

RAM0Q0

RAM15Q15

00

0X

通用寄存器逻辑位移

01

CX

通用寄存器与C循环移位

10

Q15/F15

CYRAM0

原码除（左移）乘（右移）

11

XX

F15⊕OVRRAM0

右移用于补码乘法

说明：

•表中“X”为任意值，表示取任意值都不受影响

•当通用寄存器本身移位时，Q寄存器不受影响

•乘除法运算要求通用寄存器与Q寄存器联合移位，没有Q寄存器单独移位功能

•左右移是由指令功能确定的

•SSH为0，用于逻辑移位指令

为1，用于循环移位指令

为2，用于乘除法运算的联合移位及上商

为3，用于算术右移指令，或补码乘法计算

三．实验内容

脱机和联机时运算器实验

在脱机与联机两种方式下，可以用一些数据实现我种计算，以控制其操作过程与功能，检查所得结果的正确性.

1:

脱机实验

实验中所述将某开关置为：

1，即表示将开关向上拨；

将某开关置为：

0，即表示将开关向下拨。

（1）将TEC-2机功能开关FS4置为：

（2）主脉冲置为单步方式，STEP/CONT开关拨向STEP一边。

STEP为单脉冲方式，CONT为连续脉冲方式。

（3）用D0+0→R0将立即数D0（从数据开关输入：

A000H）置入寄存器R0。

波特率开关

数据开关

SW2（共12位，最末三位没用）

SW1（共12位）

MI876

MI543

MI210

末用

A口

B口

Sci

SSH

D15-D0

011

000

111

0000

A000H

①.按上表设置各控制信号（MI8-MI0）为垂直板元件V60SW2，A口，B口，SCI，SSH为垂直板元件V61SW1。

②．按上表设置十六位数据开关（为A000H，即1010000000000000B）

③．按压一次STEP键后，立即数D0即置入寄存器R1。

（4）

0001

4000H

①．按上表设置各控制信号（MI8-MI0）为垂直板元件V60SW2，A口，B口，SCI，SSH为垂直板元件V61SW1。

②．按上表设置十六位数据开关（为4000H，即0100000000000000B）

③．按压一次STEP键后，立即数D1即置入寄存器R1。

（5）对R0和R1进行各种算术，逻辑运算可参看下表，

将开关S2S1S0置于110时，指示灯将显示ALU的运算结果，将开关S2S1S0置于000时，指示灯显示SVZC的状态。

（H25=S，H26=V，H27=Z，H28=C）。

功能

MI8~6

MI5~3

MI2~0

按压STEP前

按压STEP后

ALU输出

SVZC

R0+R1→R0

R0+0→R0

R0-R1→R0

R0∨R1→R0

R0∧R1→R0

R0⊕R1→R0

R0+R1+Cn→R0

R0*2→R0

R0+1→R0

四．实验器材

（3）TEC-2机一台，电脑一台

（4）示波器一台

五．实验分析与设计

功能

按压STEP前

按压STEP后

R1+R0->

R0

001

E000

2000

1000

0+R0->

不用

R0-R1->

A000

6000

R1∨R0->

R1∧R0->

100

4000

R1⊕R0->

110

0010

R1+R0+C->

8000

R0*2->

R0+1->

8001

8002

SCi的设置：

R0+R1+C->

R0,SCi=10;

R0,SCi=01;

实验步骤

一．首先看功能需要，比如第一步需要R1和R0两个寄存器的数值参与计算，那么就将A口设为0001，代表R1，B口设为0000，代表R0。

二．接着由于输出要存入R0中，因此把MI8~6设为011，表示把输入写入B口连接的寄存器。

三．该功能实现的是加法运算，因此将MI5~3设为000，表示对两个输入端进行加法运算。

四．参与运算的应该是R1和R0，而R1和R0分别连接在A口和B口上，因此，把I2~I0设为001，表示取A口和B口的数值进行计算。

五．计算后通过按压STEP把结果保存到寄存器中。

其他类推。

六．需要注意的几步，其中之一是进位端参与运算，这时要把SCi设为10，，10代表进位端参与计算，而SCi的第三位代表进位端。

七．而当SCi设为01时，则可以直接给寄存器的内容+1.y以上功能均是查表得。

八．每次按压STEP前和后，都要记录ALU输出和SVZC，这个通过控制S2S1S0实现，当S2S1S0=110时，指示灯显示ALU运算结果；

等于000时，指示灯显示SVZC的状态。

六．思考题

1.在脱机方式下进行运算器实验室，在按STEP键之前和按STEP键之后，ALU的输出结果及状态SVZC有何不同，为什么？

根据Am2901运算器的组成结构及其工作原理加以说明。

从Am2901的内部结构图可以看出，A口和B口寄存器在送入ALU之前会经过对应的锁存器，在没有按STEP前，即不产生任何脉冲信号前，当前锁存器内保存的数据与SVZC内保存的数据与寄存器中当前的数据无关，此时修改了MI8~0，就修改了运算方式，会对锁存器中当前的值进行运算，结果会马上显示在ALU输出中。

查看Am2901的时钟信号的作用可以知道，下降沿信号会促发A、B数据锁存。

因此，按压STEP后，当前计算的结果会写入锁存器中，比如R1+R0->

R0。

此时锁存器中的值被改变了，同时改变的还有ALU的输出结果和SVZC的值，因为ALU是使用锁存器的当前值进行计算的。

2.写出实现以下功能操作微码：

（按下表形式书写）

A．（R10+R0）Q->

R0Q，联合左移。

B．D-B->

B,其中D为数据，B为B口寄存器。

C．0->

R0，要求不要用立即数传送实现。

功能操作

A口地址

B口地址

A．（R0+R10）Q→R0Q

联合左移

B．D–B→B

B→Q

D--Q→B

010

D--A（B）→B

101

C．0→R0

R0⊕R0

R0-R0

/R0∧R0

R0–R0

七．实验心得

1.做实验前一定要预习，不然去了的话你什么都不知道，睁大着眼听老师讲课也听不懂。

2.看教材要有耐心，慢慢看，只有看懂了，做起实验来才顺手。