实验1运算器实验概要.ppt

实验一 运算器实验 主讲人：秦勉 * * 实验目的 深入了解AM2901运算器的功能与具体用法； 深化运算器部件的组成、设计、控制与使用等诸项知识。 * * 运算器Am2901 组成 算逻运算器ALU 寄存器组R0—R15 乘商寄存器Q 5组多路选择器 功能 8种 运算类型 8种 数据组合方式 8种 结果处理 * * Am2901运算器 ALU S R Cn F F3 F=0000 OVR Cn+4 符号位S 结果为零Z 结果溢出V 进位输出C 每片Am2901为4位的； 4片Am2901级联构成16位运算器； 输出——运算结果F、标志位SZVC； 输入——R、S、最低位的进位信号Cn RS的数据来源由多路开关可选，共8种组合状态； 共完成 8 种运算功能； 3 种算术运算（加减等）和5种逻辑运算（与或异或等）； * * Am2901的输入控制 8种数据组合——由I0~I2提供数据来源 选择输入ALU的两个操作数R和S的组合关系 I2I1I0 数据来源 R S 000 A Q 001 A B 010 0 Q 011 0 B 100 0 A 101 D A 110 D Q 111 D 0 I5I4I3 功能 000 R+S 001 S-R 010 R-S 011 R∨S 100 R∧S 101 R∧S 110 R⊕S 111 R⊕S * * 8种运算功能——由I3~I5提供功能编号 三种算术运算，5种逻辑运算 Am2901的运算类型控制 * * 通用寄存器组 16个通用寄存器； 双端口（A口，B口）控制读出，单端口（B口）控制写入； 读出数据将送到A、B锁存器； 写入数据由多路选择器控制； 例如，指令MVRR R0 , R1 A口地址应为0001；B口地址应为0000； A口读出数据还可作为该芯片的可选输出数据之一； ——4位地址 B锁存器 A锁存器 A口地址 B口地址 （写入） 16个 通用寄存器 * * 乘商寄存器Q 乘商寄存器Q主要用于实现硬件的乘法、除法指令； 乘商寄存器Q具有左右移位的功能； 左移时，高位移入Q3，右移时，低位移入Q0； 乘商寄存器Q的输出可以送往ALU的S输入端，并可接收ALU的输出结果。 * * 5组多路选择器 ALU输入端R、S的数据来源选择器 R端为二选一选择器，可选锁存器A和数据线D； S端为三选一选择器，可选锁存器A、B和乘商寄存器Q； ALU运算结果的存储选择器 三选一选择器； 选择把ALU的运算结果本身，还是乘/除2之后的值保存； Q寄存器取值选择器 三选一选择器； 选择将Q寄存器的左/右移一位、或接收ALU输出值； 运算结果输出选择器 二选一选择器； 选择把ALU结果或A口数据送出； * * 8种结果处理——由I6~I8提供结果处理情况 通用寄存器是否接收运算结果，及运算结果类型； Q寄存器的值是否发生变化； 运算器向外输出什么样的内容； I8I7I6 结果处理 寄存器组 Q寄存器 Y输出 000 － F?Q F 001 － － F 010 F?B － A 011 F?B － F 100 F/2?B Q/2?Q F 101 F/2?B － F 110 2F?B 2Q?Q F 111 2F?B － F ALU运算结果的传送控制 * * Am2901的引脚及输入输出信号 * * 4片Am2901芯片之外的线路设计（1/3） 4个标志位信号的接收与记忆电路 由C、Z、V、S共4个触发器构成的标志寄存器，有三位编码SST2~SST0对其进行选择 SST C Z V S 说 明 0 0 0 C Z V S 状态位保持不变 0 0 1 CY F=0 OVR F15 接收ALU标志位输出的值 0 1 0 IB7 IB6 IB5 IB4 恢复标志位原来的现场值 0 1 1 0 Z V S C置0 1 0 0 1 Z V S C置1 1 0 1 RAM0 Z V S 右移（移出时） 1 1 0 RAM15 Z V S 左移（移出时） 1 1 1 Q0 Z V S 联合右移（硬件乘法指令） * * 4片Am2901芯片之外的线路设计（2/3） 最低位Cin的形成 对于Cin可取值为0、1或进位标志C的值（带进位的双精度加减法运算）； 由SCI码加以区分： SCI Cin ?说明 0 0 0 ?ADD、DEC 0 1 1 ?INC、SUB 1 0 C ?ADC、SBB * * 最高、最低的移位输入信号设计 最高位的移位入出信号为RAM15和Q15 最低位的移位入出信号为RAM0和Q0 SSH 左移 右移