計(jì)算機(jī)組成原理 運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)實(shí)報(bào)告(2014--2015年度第一學(xué)期)名題院班學(xué)

稱：目：系：級(jí)：號(hào)：

計(jì)算機(jī)組成原理綜合驗(yàn)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)信息工程系學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)周數(shù)：

李梅一周

王曉霞成

績(jī)：日期：2015

年月

一目與求（1熟與深入理解4位運(yùn)算器芯片的能和內(nèi)部組成運(yùn)中求使用的控制信號(hào)及其各自的控制作用；（2熟悉與深入理解用片位的運(yùn)算器芯片構(gòu)成位運(yùn)算器部件的具體方案，各數(shù)據(jù)位信號(hào)、各控制位信號(hào)的連接關(guān)系；（3熟悉與深入理解用片芯片解決ALU最低位的進(jìn)位輸入信號(hào)和最高、最低位的移位輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)4位標(biāo)志位寄存器的方案解為什么這些功能不能在運(yùn)算器芯片之內(nèi)實(shí)現(xiàn)而要到芯片之外另外處理。（4明確教學(xué)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件，使用計(jì)位控制信號(hào)就完全確定了它的全部運(yùn)算與處理功能脫運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)中可以通24位微型開(kāi)關(guān)中的23位供這些控制信號(hào)教學(xué)計(jì)算機(jī)正常執(zhí)行指令時(shí)，這些控制信號(hào)必須改由控制器部件來(lái)提供。在兩種方式下，每一位（組）的控制功能完全相同的。二實(shí)正．實(shí)內(nèi)容．脫運(yùn)算器和聯(lián)運(yùn)算器的區(qū)別和聯(lián)系運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)傳統(tǒng)的5大能部件之一，承擔(dān)執(zhí)行運(yùn)算和暫存運(yùn)算。數(shù)據(jù)的功能常執(zhí)行算術(shù)邏運(yùn)算功能的ALU線暫參加算的數(shù)據(jù)和中間運(yùn)算結(jié)果的通用寄存器組支持乘法運(yùn)算的專用寄存器三部分組成部分之間通過(guò)多線路選擇器線路實(shí)現(xiàn)連接，從而構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)算器部件。TEC-XP16教計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器部件，主體部分由4片位長(zhǎng)度的位片結(jié)構(gòu)的算器芯片組成，每片可接收來(lái)自內(nèi)部總線IB的輸入數(shù)據(jù)，其為出直接送到地址寄存器AR的同字段，并且經(jīng)過(guò)支持三態(tài)功能的開(kāi)關(guān)門(mén)電路送內(nèi)部總線IB。還要使用芯片內(nèi)部的部分電路提供最位的進(jìn)位輸入信號(hào)和高、最低的移位輸入信號(hào)，使用一片GAL20V8現(xiàn)4位的標(biāo)志位寄存器FLAG，接收ALU輸?shù)膫€(gè)標(biāo)志位信號(hào)和來(lái)自內(nèi)存堆棧區(qū)的位數(shù)據(jù)（用于恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息）的4位出可以經(jīng)過(guò)一片帶支持三態(tài)功能的開(kāi)關(guān)門(mén)電路送到內(nèi)部總線IB，用于保存現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息堆棧區(qū)。教學(xué)機(jī)運(yùn)算器部件的組成線路和信息連接關(guān)系如圖．1示。FtoIB

AR15~8AR7~0CZVS

RAM15Am2901-3Am2901-2Am2901-1Am2901-0

ALU結(jié)果示

Q0Cin內(nèi)總線I

圖運(yùn)算器組成線路和信息連接關(guān)系運(yùn)算器部件的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，要在教學(xué)計(jì)算機(jī)主板上進(jìn)行，既可以在脫機(jī)方式下完成，也可以在聯(lián)方式下完成。脫機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)方式是指使運(yùn)算器部件完全脫離與計(jì)算機(jī)主機(jī)其他部件正常的連接關(guān)系全孤立出來(lái)的運(yùn)算器上進(jìn)行的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。此時(shí)，只能通過(guò)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)撥入?yún)⒓舆\(yùn)算的數(shù)據(jù)，通過(guò)微型關(guān)提供操作運(yùn)算器運(yùn)行所必需的控制信號(hào)，通過(guò)信號(hào)指示燈觀察運(yùn)算結(jié)果，操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果清易理解。圖22為位運(yùn)算器脫機(jī)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，在計(jì)原1系統(tǒng)中，運(yùn)算器最低位的進(jìn)位輸入信號(hào)in和左右移位輸入信號(hào)RAM0、、、是芯片內(nèi)部的SHIFT路提供的，圖左側(cè)的長(zhǎng)方形部分是內(nèi)部的線路16個(gè)關(guān)撥入的數(shù)據(jù)經(jīng)開(kāi)關(guān)門(mén)電路送到內(nèi)部總線，內(nèi)部總線與運(yùn)算器的輸入端D15~D0已經(jīng)連接。23位的微型開(kāi)關(guān)的不同組合完成不同的控制其各編碼對(duì)應(yīng)的控制功能給出在表。．

脫機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)微型開(kāi)關(guān)各字段的控制功能

REGF→BF→BF/2→BF/2→B2FB2FB

QF→Q/2→2Q→

YFFAFFFFF

功R+S–R–S∨S∧S/R∧⊕S⊕S)

RAADDD

QBQBAAQ．

脫機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)根預(yù)期要完成的運(yùn)算設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案，依據(jù)教學(xué)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)明操作卡的有關(guān)表格中的規(guī)定內(nèi)容出實(shí)現(xiàn)每一操作功能要到的控制碼下中各種控制信號(hào)的正確取值填寫(xiě)在相應(yīng)位置。表預(yù)期功能

控

制

信

號(hào)I8-6I5-3I2-0A地R0R9789FR9R0R10←R0右移R0∧R0QR9將上述七項(xiàng)運(yùn)算的執(zhí)行結(jié)果填進(jìn)下表。表

B地址

SCI

功能

控

制

信

號(hào)輸和CZVS（Start之前）輸出和CZVS按Start之后）R0R9789FR9R0R10←R0右移R0∧R0QR9還是采用脫機(jī)運(yùn)算器的方法，完成表。表3壓START前

壓后運(yùn)算

I8-I0SST

SSHSCi

BA

ALU

CZVSALU

CZVS輸出

輸出R0+R1-