第4章 计算机中的运算器部件(1)汇总

Am2901芯片之寄存器组
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
ALU
S
R Cn
B锁存器 A锁存器
B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址 （写入）
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。
I5 I4 I3
数据组合选择 I2 I1 I0
RAM3
三选一 RAM0
运算结果处理
I8 I7 I6
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
二选一
F
I5~I3
ALU
S
R Cn
三选一 二选一
I2~I0
Am2901 内部组成
组成
算逻运算部件
通用寄存器组
乘商寄存器Q
Q3
Q0
三选一
B锁存器 A锁存器 输入D B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址
输出运算结果
寄存器组、数据总线
执行一次运算的时序关系
送出结果
运算周期
数据运算线路 （组合逻辑）
数据暂存线路 （时序逻辑）
控制信号
输入数据 运算器组成示意图
控寄 制存 信器 号内 建容 立送 时出 间时
间
运 运寄
算 算存
器 执 行 运
结器 果接 送收 到运 寄算
算 存结
时 器果
间 输时
入间
端
时
间
一个运算周期中的各时间段示意图
A通Q用A寄B 存0器Q 0BB口0A地址DA 组DQ成部D0分是 5 组 3位数据选择码 000 001 010 011 100 101 多11路0 选11通1 门,包括
Am2901芯片之结果去向选择门
F
F3 F=0000 OVR Cn+4
ALU
S
R Cn
三选一 二选一
Q寄存器
B锁存器 A锁存器 输入D
Am2901芯片之乘商寄存器Q
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
ALU
S
R Cn
Q寄存器
B锁存器 A锁存器
第三个组成部分 是乘商寄存器Q 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。
B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址
Am2901芯片之数据来源选择门
通用寄存器
B口地址
输出 ， /OE为高，Y输出
三选一
为高阻态。
RAM3
RAM0
8 种结果处理
3位控制码 000 001 010 011 100 101 110 111
通用寄存器
BF BF BF/2 BF/2 B2F B2F
Q寄存器 QF
QQ/2 Q2Q
Y输出 F F A F F F F F
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
Q寄存器
F
ALU
S
R Cn
三选一 二选一
B锁存器 A锁存器 输入D
一组三选一门和 另一组二选一门 用来选择送向 ALU的 R、S输 入端的数据来源 ，包括Q寄存器、 A口、 B口、外 部输入D数据的 8 种不同组合。
B 16个8种数A据A组口合地(R址，S) 该芯片的第四个
两种不同类型的运算器
运算器包括 定点运算器 和 浮点运算器 两种类型
定点运算器：
主要完成对整数类型数据的算术运算、逻 辑类型数据的逻辑运算
浮点运算器：
主要完成对浮点类型数据的算术运算，也 用于完成长整数、BCD等类型的数据运算
位片结构的运算器芯片2901
教学机中的运算器是选用 4片 4位字长的运算器 芯片 Am2901 实现的，我们首先花一点时间讲解这 个芯片的内部组成和功能，接下来还要说明将其使 用在 TEC-2000 教学机中需要解决的一些设计和技 术方面的问题。
F3 F=0000 OVR Cn+4
二选一 Am2901总结
F
运算器，三大件
ALU
S
R Cn
运算暂暂存存乘乘除除快快 多路选通连起来
三选一 二选一
数据组合有内外 运算功能指明白
Q寄存器
存移输出巧安排 B锁存器 A锁存器 输入D 运算功能选择
Q3
Q0
三选一
B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址
输出Y /OE
二选一 F
Am2901芯片之 结果送出选择门
F3 F=0000 OVR Cn+4
ALU
S
R Cn
三选一 二选一ຫໍສະໝຸດ 一组二选一门， 选择把A口数据 或ALU结果送出 芯片，以给出输
出Y的数据，Y输
Q寄存器
B锁存器
A锁存器
输入D 出的有无还受输 出使能 /OE信号
Q3
Q0
三选一
B
16个
A
A口地址 的控制，仅当 /OE为低是才有Y
000
R+S
001
SR
010
RS
011
R٧ S
100
RS
101 110
R R⊕S S
111
R⊕S
Am2901芯片是 一个 4位的位片结构 的运算器器件,其内 部组成如下：
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。
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
B锁存器
A锁存器
输入D 乘商寄存器 Q 5组多路选择门
B 16个 A A口地址
功能
通用寄存器 B口地址 8种运算功能
三选一
RAM3
RAM0
8种数据组合 8种结果处理
Am2901芯片之ALU
符号位 结果为零 结果溢出 进位输出
F3 F=0000 OVR Cn+4
F
ALU
S
R Cn
3 位功能选择码 8 种运算功能
Q3
Q0
三选一
B 16个 A A口地址 通用寄存器 B口地址
三选一
RAM3
RAM0
一组三选一门 完成把ALU的 输出、或右移 一位、或左移 一位的值送往 通用寄存器组 ，最高、最低 位移位信号有 双向入/出问题
一组三选一门 完成Q寄存器 的右移一位、 或左移一位、 或接收ALU输 出值的功能， 最高、最低位 移位信号有双 向入/出问题。
第4章
计算机中的运算器部件
本章主要内容
运算器部件概述 定点运算器的功能、组成与设计 浮点运算与浮点运算器
运算器的基本功能
完成算术、逻辑运算，产生运算结果
+、—、×、÷、∧、∨、¬
并给出运算结果的状态信息
C、Z、V、S
暂存运算所用操作数
寄存器组、立即数、数据总线
暂存运算的中间结果
寄存器组、 Q寄存器、移位线路
请大家注意，这个芯片以及具体的教学计算机 系统，只是众多器件和计算机系统中的一个特例， 把握好了解特例和学懂通用原理的关系非常重要。
输出Y /OE
F3 F=0000 OVR Cn+4
二选一 F
Am2901内部组成
ALU
S
R Cn
三选一 二选一
组成 算逻运算部件 通用寄存器组
乘商寄存器Q
Q3
Q0
三选一