實(shí)驗(yàn)1 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一

運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)主講人：秦勉01二月20232實(shí)驗(yàn)?zāi)康纳钊肓私釧M2901運(yùn)算器的功能與具體用法；深化運(yùn)算器部件的組成、設(shè)計(jì)、控制與使用等諸項(xiàng)知識(shí)。01二月20233運(yùn)算器Am2901組成算邏運(yùn)算器ALU寄存器組R0—R15乘商寄存器Q5組多路選擇器功能8種運(yùn)算類型8種數(shù)據(jù)組合方式8種結(jié)果處理01二月20234Am2901運(yùn)算器ALUSRCnFF3F=0000OVRCn+4符號(hào)位S結(jié)果為零Z結(jié)果溢出V進(jìn)位輸出C每片Am2901為4位的；4片Am2901級(jí)聯(lián)構(gòu)成16位運(yùn)算器；輸出——運(yùn)算結(jié)果F、標(biāo)志位SZVC；輸入——R、S、最低位的進(jìn)位信號(hào)CnRS的數(shù)據(jù)來(lái)源由多路開關(guān)可選，共8種組合狀態(tài)；共完成8種運(yùn)算功能；3種算術(shù)運(yùn)算（加減等）和5種邏輯運(yùn)算（與或異或等）；01二月20235Am2901的輸入控制8種數(shù)據(jù)組合——由I0~I2提供數(shù)據(jù)來(lái)源選擇輸入ALU的兩個(gè)操作數(shù)R和S的組合關(guān)系I2I1I0數(shù)據(jù)來(lái)源RS000AQ001AB0100Q0110B1000A101DA110DQ111D0I5I4I3功能000R+S001S-R010R-S011R∨S100R∧S101R∧S110R⊕S111R⊕S01二月202368種運(yùn)算功能——由I3~I5提供功能編號(hào)三種算術(shù)運(yùn)算，5種邏輯運(yùn)算Am2901的運(yùn)算類型控制01二月20237通用寄存器組16個(gè)通用寄存器；雙端口（A口，B口）控制讀出，單端口（B口）控制寫入；讀出數(shù)據(jù)將送到A、B鎖存器；寫入數(shù)據(jù)由多路選擇器控制；例如，指令MVRRR0,R1A口地址應(yīng)為0001；

B口地址應(yīng)為0000；A口讀出數(shù)據(jù)還可作為該芯片的可選輸出數(shù)據(jù)之一；——4位地址

B鎖存器A鎖存器A口地址B口地址（寫入）16個(gè)通用寄存器01二月20238乘商寄存器Q乘商寄存器Q主要用于實(shí)現(xiàn)硬件的乘法、除法指令；乘商寄存器Q具有左右移位的功能；左移時(shí)，高位移入Q3，右移時(shí)，低位移入Q0；乘商寄存器Q的輸出可以送往ALU的S輸入端，并可接收ALU的輸出結(jié)果。01二月202395組多路選擇器ALU輸入端R、S的數(shù)據(jù)來(lái)源選擇器R端為二選一選擇器，可選鎖存器A和數(shù)據(jù)線D；S端為三選一選擇器，可選鎖存器A、B和乘商寄存器Q；ALU運(yùn)算結(jié)果的存儲(chǔ)選擇器三選一選擇器；選擇把ALU的運(yùn)算結(jié)果本身，還是乘/除2之后的值保存；Q寄存器取值選擇器三選一選擇器；選擇將Q寄存器的左/右移一位、或接收ALU輸出值；運(yùn)算結(jié)果輸出選擇器二選一選擇器；選擇把ALU結(jié)果或A口數(shù)據(jù)送出；01二月2023108種結(jié)果處理——由I6~I8提供結(jié)果處理情況通用寄存器是否接收運(yùn)算結(jié)果，及運(yùn)算結(jié)果類型；Q寄存器的值是否發(fā)生變化；運(yùn)算器向外輸出什么樣的內(nèi)容；I8I7I6結(jié)果處理寄存器組Q寄存器Y輸出000－FQF001－－F010FB－A011FB－F100F/2BQ/2QF101F/2B－F1102FB2QQF1112FB－FALU運(yùn)算結(jié)果的傳送控制01二月202311Am2901的引腳及輸入輸出信號(hào)01二月2023124片Am2901芯片之外的線路設(shè)計(jì)（1/3）4個(gè)標(biāo)志位信號(hào)的接收與記憶電路由C、Z、V、S共4個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成的標(biāo)志寄存器，有三位編碼SST2~SST0對(duì)其進(jìn)行選擇SSTCZVS說(shuō)明000CZVS狀態(tài)位保持不變001CYF=0OVRF15接收ALU標(biāo)志位輸出的值010IB7IB6IB5IB4恢復(fù)標(biāo)志位原來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)值0110ZVSC置01001ZVSC置1101RAM0ZVS右移（移出時(shí)）110RAM15ZVS左移（移出時(shí)）111Q0ZVS聯(lián)合右移（硬件乘法指令）01二月2023134片Am2901芯片之外的線路設(shè)計(jì)（2/3）最低位Cin的形成對(duì)于Cin可取值為0、1或進(jìn)位標(biāo)志C的值（帶進(jìn)位的雙精度加減法運(yùn)算）；由SCI碼加以區(qū)分：SCICin

說(shuō)明000

ADD、DEC011

INC、SUB10C

ADC、SBB01二月202314最高、最低的移位輸入信號(hào)設(shè)計(jì)最高位的移位入出信號(hào)為RAM15和Q15最低位的移位入出信號(hào)為RAM0和Q0SSH左移右移說(shuō)明RAM0Q0RAM15Q15000X0X補(bǔ)0（邏輯左右移）01CXCX帶進(jìn)位移（循環(huán)移位）10Q15F15CYRAM0帶Q同時(shí)移位（乘除時(shí)）11XXF15RAM0補(bǔ)碼右移4片Am2901芯片之外的線路設(shè)計(jì)（3/3）01二月202315本次實(shí)驗(yàn)說(shuō)明脫機(jī)方式實(shí)驗(yàn)僅使用實(shí)驗(yàn)箱上的運(yùn)算器完成的實(shí)驗(yàn)。輸入來(lái)源16位數(shù)據(jù)開關(guān)，提供參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)；左邊標(biāo)有SWH的是高8位，右邊標(biāo)有SWL的是低8位；兩個(gè)12位微型開關(guān)，提供運(yùn)算器運(yùn)行所必需的控制信號(hào)；標(biāo)有microswitch1和microswitch2輸出顯示通過指示燈觀察運(yùn)算結(jié)果。Microswitch1Microswitch2I8-I6I5-I3I2-I0SSTSSHSCIBPortAPort01二月202316實(shí)驗(yàn)步驟將教學(xué)機(jī)左下方的5個(gè)功能撥動(dòng)開關(guān)置為1XX00單步、16位、脫機(jī)；先按“RESET”按鍵，再按“START”按鍵，進(jìn)行初始化；按實(shí)驗(yàn)表中所列的操作數(shù)在機(jī)器上進(jìn)行運(yùn)算器脫機(jī)實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果填入表中；運(yùn)算I8~0SSTSSHSCIBA按START前按START后ALU輸出SVZCALU輸出SVZCMVRDR0,0101

01二月202317置數(shù)舉例MVRDR0,0101分析數(shù)據(jù)要寫入到R0寄存器，所以選擇B口；又因?yàn)?101H→R0可以看做0101H+0→R0，故I2I1I0取值為111，I5I4I3取值為000，I8I7I6取值為011；最后置數(shù)取值：A口地址：XXXXB口地址：0000I8I7I6I5I4I3I2I1I0：011000111SST:000SSH:00Sci:0001二月202318置數(shù)舉例ADDR0,R1置數(shù)結(jié)果A口：0001B口：0000I8I7I6：011I5I4I3：000I2I1I0：001SST:001SSH:00Sci:00SUBR0,R1置數(shù)結(jié)果A口：0001B口：0000I8I7I6：011I5I4I3：001I2I1I0：001SST:001S