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天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》
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
天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》
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
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