计算机组成原理实验报告——2运算器实验 华北电力大学 李梅.pdf

科技学院

综合实验报告

(2011--2012年度第一学期)

名称：计算机组成原理综合实验

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：第十八周

成绩：

日期：年月

一、目的与要求

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，教学计算机正常执行指令时，这些控制信号必须改由控制器部件来提供。

在两种方式下，每一位（组）的控制功能是完全相同的。

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

运算器是计算机硬件系统传统的5大功能部件之一，承担执行运算和暂存运算

数据的功能，通常由执行算术逻辑运算功能的ALU线路、暂存参加ALU运算的数据

和中间运算结果的通用寄存器组、支持乘除法运算的专用寄存器三部分组成，三个

部分之间通过多路选择器线路实现连接，从而构成一个完整的运算器部件。

TEC-XP16教学计算机的运算器部件，主体部分由4片4位长度的位片结构的

运算器芯片Am2901组成，每片Am2901可以接收来自内部总线IB的4位输入数据，

其4位输出都直接送到地址寄存器AR的不同字段（AR不属于运算器的组成部分，

图中用虚线框表示），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

使用MACH芯片内部的部分电路提供ALU最低位的进位输入信号和最高、最低位的移

位输入信号，使用一片GAL20V8实现4位的标志位寄存器FLAG，接收ALU输出的4

个标志位信号和来自内存堆栈区的4位数据（用于恢复现场状态信息），FLAG的4

位输出可以经过一片带支持三态功能的开关门电路送到内部总线IB，用于保存现场

状态信息到堆栈区。教学机运算器部件的组成线路和信息连接关系如图2．1所示。

FtoIBFLAGAR15~8AR7~0

CZVS

RAM15Q015

Am2901-3

Am2901-2

Am2901-1

ALU结果指示灯

Am2901-0

ALUt