计算机组成原理运算器实验.doc

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1、科 技 学 学院课程设计实验报告( 2014-2015年第一学期 称： 综合实验计算机组成原理 题 目： 运算器实验 院 系： 信息工程系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 李梅 王晓霞 设计周数： 一周 成 绩： 日期： 2015 年 1 月 1.目的和要求(1) 熟悉和深入理解4位运算器芯片Am功能及内部组成，2901，所需的控制信号及其各自的控制功能；(2) 熟悉并深入了解16位运算器部件的具体方案，每个数据位信号与每个控制位信号的连接关系；(3) 熟悉和深入理解2片GAL20V8芯片解决ALU最低进位输入信号和最高、最低移位输入信号，实现4位标志位寄存器，理解为什么这些功能不能在运算器芯片内实现，而是需要在芯片外处理。(4) 使用总共23位的控制信号，明确教学计算机的计算器部件，完全确定其所有的计算和处理功能。

2.是的，这些控制信号可以通过24位微开关中的23位提供。在教授计算机正常执行指令时，必须由控制器部件提供。每个(组)的控制功能在两种方式下完全相同。二、实验正文1. 实验内容1．1 脱机运算器和联机运算器的区别和联系 计算机是计算机硬件系统的五大传统功能部件之一，负责执行和临时存储。 通常执行算术逻辑操作功能的数据功能ALU线路。暂存参加ALU运算数据由三部分组成：中间运算结果的通用寄存器组和支持乘法运算的专用寄存器线选择器线连接，形成完整的运算器部件。 TEC-XP16教学计算机的计算器部件，主体部件为4片4位长度的计算器芯片Am2901组成，每片Am2901可以从内部总线接收IB4位输入数据，4位输出直接发送到地址寄存器AR的不同字段，并且经过支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB。还要使。

3、用MACH芯片内部的部分电路提供ALU使用最低进位输入信号和最高、最低移位输入信号GAL20V8实现4位标志位寄存器FLAG，接收ALU内存堆栈区域输出的4个标志位信号和4个数据(用于恢复现场状态信息)，FLAG四位输出可通过带支持三态功能的开关门电路输送到内部总线IB，用于保存现场状态信息到堆栈区。如图2.1所示，教学机运算器部件的组成线和信息连接关系。如图2.1所示，教学机运算器部件的组成线和信息连接关系。.1 计算机组件的教学实验应在教学计算机主板上进行，可以在脱机或在线下完成。脱机运算器实验是指在完全孤立的运算器上进行的教学实验，使运算器部件完全脱离与计算机主机其他部件的正常连接关系。此时，参与操作的数据只能通过数据开关拨入，操作计算器操作所需的控制信号可以通过微开关提供，操作简单，实验结果清晰易懂。图2. 2为16位。

4、运算器脱机实验的环境，在计原16系统中，运算器最低位的进位输入信号Cin输入信号，左右移位RAM0、Q0、RAM15、Q15是由MACH芯片内部的SHIFT线路提供，图左侧的矩形部分是MACH内线。通过开关门电路将16个开关拨入的数据发送到内部总线、内部总线和计算器的输入端D15~D0已经连接。不同组合的23位微开关完成不同的控制，每个编码对应的控制功能在表2-1中给出。 1．2 微型开关各字段的控制功能编码I8~6I5~3I2~0REGQY功能RS000F→QFR SAQ001FS–RAB010F→BAR–S0Q011F→BFR∨S0B100F/2→BQ/2→QFR∧S0A101F/2→BF/R∧SDA1102F→B2Q→QFR⊕SDQ1112F→BF/(R⊕S)D01．3 根据预期要完成的运算设计实现方案，根据教学计算机简明操作卡中相关表格中的规定。

5.设置内容，找出实现每个操作功能所需的控制码。请把下表中各种控制信号的正确取值填写在相应位置。 表 1预期功能 控 制 信 号I8-6I5-3I2-0SSTA地址B地址SCISSHR0←1234R9←789FR9←R9-R0R0←R0 1R10←R0右移R0←R9∧R0Q←R下表填写上述七项运算的执行结果。表2功能控 制 信 号ALU输出和CZVS(按Start之前)ALU输出和CZVS(按Start之后)R0←1234R9←789FR9←R9-R0R0←R0 1R10←R0右移R0←R9∧R0Q←R9仍采用脱机运算器的方法，完成表3。表3 运算I8-I0SSTSSHSCiBA压START前压START后ALU输出CZVSALU输出CZVS*D1 0->R0*D2 0->R1R0 R1->R0RO-R1->R0R1-R0->R1R0∨R1->R0R0∧R1->R0R0≮R1->R0┘(R0≮R1)->R02*R0->R0R0/2->R01．4 联机方式3.综合实验总结1. 实验难点2． 心得体会。