文档介绍：芁实验一脱机运算器实验膂一、实验目的羀1、深入了解位片结构运算器AM2901的功能与用法;芇2、学****4片AM2901组成一个16位运算器的级连方式,深化运算器部件的组成、设计、控制和使用等方面的知识。莁二、实验原理艿运算器是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算,与、或、非、异或等逻辑运算,以及传送、移位、比较等操作。运算器的组成除了ALU单元外,还包括必要的寄存器和移位器等部件。寄存器用于存放操作数和运算结果,以节省访问存储器的时间;移位器实现数据的移位功能,以扩展ALU的运算功能,增加数据传送的灵活性。莈AM2901是一个4位的位片结构运算器,主要由ALU、输入多路选择器、输出选择器、寄存器组和移位器等组成,如图1-1所示。羆蒁二选一蚀ALU肀F=+4螅OVR肁F3薈二选一螈三选一袅A锁存器薂B锁存器艿AB薇16个通用寄存器组羅B羂三选一螇4莅4肅三选一聿Q寄存器葿Q3肄Q0膅RAM0蒀RAM3袇输出Y***4芄A口地址袁B口地址虿数据D袆4莄I6节I7 蒇F薄R膁S羈图1-1AM2901芯片的内部组成结构芅1)算术逻辑ALU蚄ALU为4位算术逻辑单元,共有8种运算功能,由输入端I5I4I3的编码值决定执行哪一种功能。薁2)通用寄存器组膈AM2901内部有一个通用寄存器组,共有16个4位的寄存器。寄存器组有A和B两个端口,其中端口A只有读出数据功能,端口B具有读出和写入两种功能。即数据可以从A口和B口输出,但只能从B口输入。螇3)Q寄存器薆Q寄存器位4位,在乘除运算中可用来存放乘数或商,故又称为乘商寄存器。Q寄存器本身具有移位功能,可对数据进行左移一位或右移一位的处理。螅4)ALU输入多路选择器羀AM2901具有两个输入多路选择器R和S,为ALU提供两个操作数。R可选择来自数据线的数据D(来自外部)或寄存器组端口A的数据;S可从寄存器组端口A、B和Q寄存器3个来源选取数据。两个操作数的组合由控制信号I2I1I0的编码确定。衿5)移位器蚆4位,用于对ALU的输出实现直送、左移或右移处理。羁6)输出选择器蚂选择AM2901输出数据Y的来源。输出数据Y有两个来源:一个是ALU的运算结果F,另一个是直接来自寄存器组端口A。输出数据Y的选择,以及ALU的运算结果F如何传送给寄存器组端口B的输入或Q寄存器,由控制信号I8I7I6的编码值确定。薈表1-1、表1-2和表1-3为ALU操作运算、数据来源以及运算结果处理的选择情况。螆表1-1选择8种运算表1-2选择ALU的8种输入数据组合表1-3选择运算器的8种结果的处置方案莂I5I4I3肀运算类型莇螆I2I1I0螃R来源S来源袂膆I8I7I6袅寄存器组膄Q寄存器芀Y输出腿000羅001芁010羂011羈100肅101蚂110蒀111螇R+S膅S-R肃R-S膁R∨S螀R∧S芅R∧S蒄R⊕S虿R⊕S莅000袄001莁010芇011莅100肁101蝿110肆111蒅AQ蒂AB蒁0[1]Q聿0B薄0A袃D[2]A罿DQ袈D0蚄芄000蚁001蚇010螄011蚅100腿101蚀110袄111螂袀葿F→B袄F→B膂F/2→B薂F/2→B***2F→B羄2F→B薃F→Q肀羆肄羄Q/2→Q螂罿Q/2→Q膃F肁F膀A螈F芃F蒂F袂F薇F薇注:[1]0表示数值恒为0;[2]D表示外部数据。袃7)