计算机组成原理 - 许昌学院计算机实验教学中心.ppt

运算器实验 许昌学院 计算机科学与技术学院 实验目的 1） 熟悉与深入理解4位的运算器芯片Am2901的功能和内部组成，运行中要求使用的控制信号及其各自的控制作用； （2） 熟悉与深入理解用4片4位的运算器芯片构成16位的运算器部件的具体方案，各数据位信号、各控制位信号的连接关系； （3） 熟悉与深入理解用2片GAL20V8芯片解决ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移位输入信号、实现4位的标志位寄存器的方案，理解为什么这些功能不能在运算器芯片之内实现而要到芯片之外另外处理。 （4） 明确教学计算机的运算器部件，使用总计23位的控制信号就完全确定了它的全部运算与处理功能，脱机运算器实验中可以通过24位的微型开关中的23位提供这些控制信号。 计算机科学与技术学院 计算机组成原理 教学计算机硬件系统的组成 计算机 终端 PC机 微程序 控制器 运算器 (16 位) 主存储器 （16位） 按键 开关 指示灯 串行接口 接口实验 中断实验 内存扩展实验 电 源 +5V 硬布线 控制器 RESET,START 按键 运行功能选择开关 两个12位的 微型开关 16位的 手拨输入开关 微程序 控制器小板 串行口接线座 5V直流电源 电源开关 组合逻辑 控制器 运算器 内存储器 串口电路 I8~6 I5~3 I2~0 SST SCI SSH A口 B口 教学计算机运算器实例 教学计算机运算器字长16位，用4片4位的位片结构的Am2901组成。 Am2901芯片的内部组成和实现的功能 怎样连接4片Am2901成为16位的运算器 怎样解决运算器实用中的几个问题： (1) 运算器最低位进位输入信号 Cin 的形成 (2) 运算器4位标志位信号的接收与记忆线路 (3) 移位时最高、最低位的移位输入信号设计 二选一 B 16个 A 通用寄存器 三选一 二选一 三选一 三选一 A L U S R B锁存器 A锁存器 乘商寄存器Q Cn /OE Q3 Q0 RAM0 RAM3 F 输出Y F3 F=0000 OVR Cn+4 输入D A口地址 B口地址 Am2901内部组成 组成 算逻运算部件 通用寄存器组 乘商寄存器 Q 功能 8种运算功能 8种数据组合 8种结果处理 A L U S R Cn F F3 F=0000 OVR Cn+4 Am2901芯片是一个 4位的位片结构的运算器器件,其内部组成如下： 第一个组成部分是算逻运算部件ALU,完成 3 种算术运算 和 5 种逻辑运算，共计 8 种功能。 其输出为 F，两路输入为 S、R，最低位进位Cn，4个状态输出信号如图所示 符号位 结果为零 结果溢出 进位输出 R⊕S R⊕S 8种运算功能 000 001 010 011 100 101 110 111 3位功能选择码 I5I4I3 R+S S?R R?S R? S R?S R?S B 16个 A 通用寄存器 A L U S R B锁存器 A锁存器 Cn F F3 F=0000 OVR Cn+4 A口地址 B口地址 第二个组成部分 是通用寄存器组 由16个寄存器构 成，并通过B口 与A口地址选择 被读的寄存器， B口地址还用于 指定写入寄存器 通过B口地址、 A口地址读出的 数据将送到B、 A锁存器，要写 入寄存器的数据 由一个多路选择 器送来。 （写入） B 16个 A 通用寄存器 A L U S R B锁存器 A锁存器 Q寄存器 Cn F F3 F=0000 OVR Cn+4 A口地址 B口地址 第三个组成部分 是乘商寄存器Q 它能对自己的内 容完成左右移位 功能，其输出可 以送往ALU，并 可接收ALU的输 出结果。 该芯片的第四个 组成部分是 5 组 多路选通门,包括 B 16个 A 通用寄存器 三选一 二选一 A L U S R B锁存器 A锁存器 Q寄存器 Cn F F3 F=0000 OVR Cn+4 输入D A口地址 B口地址 一组三选一门和 另一组二选一门 用来选择送向 ALU的 R、S输 入端的数据来源 ，包括Q寄存器、