组成原理实验--运算器解析
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计算机组成原理实验
任课教师：刘万成
1792742986@qq.com
1
实验教学安排
实验二：脱机运算器实验 实验一：监控程序与简单汇编语言程序设计 实验三：存储器扩展实验 实验四：微程序控制器实验 实验五：中断实验 （ 2） （ 1） （ 1） （ 2） （ 1）
2
实验考核方法
《计算机组成原理》实验成绩为20分。 实验成绩包括： 考勤 课上完成实验情况 实验报告 综合作业
3 位功能选择码 000 001 010 011 100 101 110 111
R+S SR RS R٧ S RS RS R⊕S R⊕S
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
12
B锁存器 B
A锁存器 16个 A
A口地址
B口地址
通用寄存器 （写入）
RAM3
微型开关
手拨输入开关
5
选用中小规模集成电路实现的教学计算机系统的组成
计算机
终端
PC机
微程序 控制器 串 行 接 口
硬布线 控制器
运算器 (16 位)
主存储器 （16位）
电源
+5V
按键 开关 指示灯
接 内口 存实 扩验 展中 实断 验实 验
作为最底层的输入/输出手段，开关手拨数据输入，指示灯显示输出的 操作方式还是Baidu Nhomakorabea该有的。对提高学生的实验动手能力也很有用处。
二选一
通用寄存器
RAM3 三选一
B口地址
RAM0
15
一组二选一门， 二选一 /OE 选择把A口数据 F 或ALU结果送出 F3 芯片，以给出输 A L U F=0000 出Y的数据，Y输 OVR S R Cn Cn+4 出的有无还受输 出使能 /OE信号 三选一 二选一 的控制，仅当 /OE为低是才有Y 输入D 输出 ， B锁存器 A锁存器 Q寄存器 /OE为高，Y输出 Q3 Q0 B 16个 A A口地址 为高阻态。 三选一 通用寄存器 B口地址 RAM3 三选一 RAM0
微型开关
手拨输入开关
9
Am2901的内部组成与功能
10
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
二选一
A L U S R 三选一 二选一
Cn
组成 算逻运算 部件 1 6 个 累加器 乘商寄存器 Q 5组多路选择门
乘商寄存器Q Q3 三选一 Q0
B锁存器 B
A锁存器 A
输入D 功能 8 种 运算功能
8
TH-union 教学计算机
串口电路
微程序
控制器
组合逻辑
5V电源
电源 开关
控制器 运算器 内存 储器
RESET,START
运行功能选择开关
I8~6 I5~3 I2~0 SST SCI SSH A口 B口
两个12位的 16位的
按键
单步，手拨，组合逻辑，联机 ， 8位 连续，内存， 微程序，脱机 ， 16位
通用寄存器
RAM3
三选一
也可称为移位器
RAM0
14
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
乘商寄存器Q
Q3
三选一
Q0
该芯片的第四 个组成部分是 5 F 组多路数据选 A L U 择电路，通过 Cn S R 它们，实现芯 片内上述三个 三选一 二选一 组成成分之间 的联系，也实 输入D 现该芯片和其 B锁存器 A锁存器 外界信息的输 入与输出操作。 A 口地址 B 16个 A
16个
A口地址
通用寄存器
RAM3
三选一
B口地址 8 种 数据组合 8 种 结果处理
11
RAM0
F
符号位 结果为零 结果溢出 进位输出
F3 F=0000 OVR Cn+4
A L U S R
8 种运算功能
Cn 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。
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
二选一
A L U S R 三选一 二选一
Cn
乘商寄存器Q Q3 三选一 Q0
B锁存器 B
A锁存器 A
输入D
16个
A口地址 B口地址
第三个组成部 分是乘商寄存 器Q，主要用 于实现硬件的 乘法、除法运 算。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。
6
第三部分：实验项目
实验二：脱机运算器实验
实验目的 深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用 AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观 察指令执行的结果对状态标志的影响；了解4片 AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、 控制与使用等知识。 实验说明 1、位片结构的运算器芯片Am2901 Am2901芯片是一个 4位的位片结构的、完整的运算 器器件，作为教学内容的实例具有很好的典型性。
三选一
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。
13
RAM0
也可称为移位器
该寄存器组的写入，只能用B 地址实现，写入数 据是ALU的输出经三选一门（移位器）送到寄存 器组的输入端。移位器可执行直送、左移一位、 右移一位的操作，使加减等运算和移位操作可在 同一操作步骤中完成。
16
输出Y
Am2901 运行功能的控制
为了控制Am2901 运算器按我们的意 图完成预期的运算操作功能，就必须向其 提供相应的控制信号，包括：用3组各3位 的编码，分别用于选择ALU 的运算功能， 输入数据，结果处置方案，具体规定如 表2-1、表2-2 和表2-3 所示。
17
表2-1 选择8 种运算功能
3
第一部分：实验须知
实验预习 实验报告 实验报告是实验后的书面总结，通过对实验现象的整理、 分析、总结，可加深对所学理论知识的理解。 实验守则 （1） 保持实验室的整洁，禁止在实验室用餐、喝饮料。 （2） 严禁带电接线和拆线，不要用手触及任何带电部 分。 （3）实验设备发生故障时，必须立即断电，并马上报 告老师。
4
第二部分：TH-union 教学计算机介绍
串口电路
微程序
控制器
组合逻辑
5V电源
电源 开关
控制器 运算器 内存 储器
RESET,START
运行功能选择开关
I8~6 I5~3 I2~0 SST SCI SSH A口 B口
两个12位的 16位的
按键
单步，手拨，组合逻辑，联机 8位， 连续，内存， 微程序，脱机 16位，
任课教师：刘万成
1792742986@qq.com
1
实验教学安排
实验二：脱机运算器实验 实验一：监控程序与简单汇编语言程序设计 实验三：存储器扩展实验 实验四：微程序控制器实验 实验五：中断实验 （ 2） （ 1） （ 1） （ 2） （ 1）
2
实验考核方法
《计算机组成原理》实验成绩为20分。 实验成绩包括： 考勤 课上完成实验情况 实验报告 综合作业
3 位功能选择码 000 001 010 011 100 101 110 111
R+S SR RS R٧ S RS RS R⊕S R⊕S
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
12
B锁存器 B
A锁存器 16个 A
A口地址
B口地址
通用寄存器 （写入）
RAM3
微型开关
手拨输入开关
5
选用中小规模集成电路实现的教学计算机系统的组成
计算机
终端
PC机
微程序 控制器 串 行 接 口
硬布线 控制器
运算器 (16 位)
主存储器 （16位）
电源
+5V
按键 开关 指示灯
接 内口 存实 扩验 展中 实断 验实 验
作为最底层的输入/输出手段，开关手拨数据输入，指示灯显示输出的 操作方式还是Baidu Nhomakorabea该有的。对提高学生的实验动手能力也很有用处。
二选一
通用寄存器
RAM3 三选一
B口地址
RAM0
15
一组二选一门， 二选一 /OE 选择把A口数据 F 或ALU结果送出 F3 芯片，以给出输 A L U F=0000 出Y的数据，Y输 OVR S R Cn Cn+4 出的有无还受输 出使能 /OE信号 三选一 二选一 的控制，仅当 /OE为低是才有Y 输入D 输出 ， B锁存器 A锁存器 Q寄存器 /OE为高，Y输出 Q3 Q0 B 16个 A A口地址 为高阻态。 三选一 通用寄存器 B口地址 RAM3 三选一 RAM0
微型开关
手拨输入开关
9
Am2901的内部组成与功能
10
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
二选一
A L U S R 三选一 二选一
Cn
组成 算逻运算 部件 1 6 个 累加器 乘商寄存器 Q 5组多路选择门
乘商寄存器Q Q3 三选一 Q0
B锁存器 B
A锁存器 A
输入D 功能 8 种 运算功能
8
TH-union 教学计算机
串口电路
微程序
控制器
组合逻辑
5V电源
电源 开关
控制器 运算器 内存 储器
RESET,START
运行功能选择开关
I8~6 I5~3 I2~0 SST SCI SSH A口 B口
两个12位的 16位的
按键
单步，手拨，组合逻辑，联机 ， 8位 连续，内存， 微程序，脱机 ， 16位
通用寄存器
RAM3
三选一
也可称为移位器
RAM0
14
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
乘商寄存器Q
Q3
三选一
Q0
该芯片的第四 个组成部分是 5 F 组多路数据选 A L U 择电路，通过 Cn S R 它们，实现芯 片内上述三个 三选一 二选一 组成成分之间 的联系，也实 输入D 现该芯片和其 B锁存器 A锁存器 外界信息的输 入与输出操作。 A 口地址 B 16个 A
16个
A口地址
通用寄存器
RAM3
三选一
B口地址 8 种 数据组合 8 种 结果处理
11
RAM0
F
符号位 结果为零 结果溢出 进位输出
F3 F=0000 OVR Cn+4
A L U S R
8 种运算功能
Cn 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。
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
二选一
A L U S R 三选一 二选一
Cn
乘商寄存器Q Q3 三选一 Q0
B锁存器 B
A锁存器 A
输入D
16个
A口地址 B口地址
第三个组成部 分是乘商寄存 器Q，主要用 于实现硬件的 乘法、除法运 算。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。
6
第三部分：实验项目
实验二：脱机运算器实验
实验目的 深入了解AM2901运算器的功能与具体用法，掌握用 AM2901完成各种运算操作时各控制信号的使用，观 察指令执行的结果对状态标志的影响；了解4片 AM2901的级联方式，深化运算器部件的组成、设计、 控制与使用等知识。 实验说明 1、位片结构的运算器芯片Am2901 Am2901芯片是一个 4位的位片结构的、完整的运算 器器件，作为教学内容的实例具有很好的典型性。
三选一
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。
13
RAM0
也可称为移位器
该寄存器组的写入，只能用B 地址实现，写入数 据是ALU的输出经三选一门（移位器）送到寄存 器组的输入端。移位器可执行直送、左移一位、 右移一位的操作，使加减等运算和移位操作可在 同一操作步骤中完成。
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输出Y
Am2901 运行功能的控制
为了控制Am2901 运算器按我们的意 图完成预期的运算操作功能，就必须向其 提供相应的控制信号，包括：用3组各3位 的编码，分别用于选择ALU 的运算功能， 输入数据，结果处置方案，具体规定如 表2-1、表2-2 和表2-3 所示。
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表2-1 选择8 种运算功能
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第一部分：实验须知
实验预习 实验报告 实验报告是实验后的书面总结，通过对实验现象的整理、 分析、总结，可加深对所学理论知识的理解。 实验守则 （1） 保持实验室的整洁，禁止在实验室用餐、喝饮料。 （2） 严禁带电接线和拆线，不要用手触及任何带电部 分。 （3）实验设备发生故障时，必须立即断电，并马上报 告老师。
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第二部分：TH-union 教学计算机介绍
串口电路
微程序
控制器
组合逻辑
5V电源
电源 开关
控制器 运算器 内存 储器
RESET,START
运行功能选择开关
I8~6 I5~3 I2~0 SST SCI SSH A口 B口
两个12位的 16位的
按键
单步，手拨，组合逻辑，联机 8位， 连续，内存， 微程序，脱机 16位，