硬件综合课程设计读书工程

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1、黑龙江大学“硬件综合课程设计”读书报告学院软件学院年级2010级专业软件工程学号20103823姓名白雪娇报告日期2011年12月20日成绩黑龙江大学计算机科学技术学院黑龙江大学软件学院6一、基本理论阐述运算器是计算机硬件系统的5大功能部件之一，承担着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、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3部分组成，3个部分之间通过多路选择器连接，从而构成一个完整的运算器部件。（一）、运算器的基本功能1、完成

2、算术、逻辑运算2、取得操作数3、输出、存放运算结果4、暂存运算的中间结果5、获得运算结果的状态6、理解、响应控制信号（二）、运算器的组成1、ALU2、内部寄存器3、专用寄存器4、多路选择器（三）、定点运算器1、定点运算器的功能与组成为了快速完成数据运算，至少应该有下述功能电路组成：A．运算器的首要功能是完成对数据的算术和逻辑运算，由其内部的算术与逻辑运算部件承担，它在给出运算结果的同时，还给出结果的某些特征，如溢出否，有无进位，结果是否为零、为负等，这些结果特征信息通常保存在几个特定的触发器中。要保

3、证ALU正常运行，必须向它指明因该执行的某种运算功能。B．运算器的第二项功能，是暂存将参加运算的数据和中间结果，由其内部的一组寄存器承担。C.为了用硬件线路完成乘除指令运算，运算器内一般还有一个能自行左右移位的专用寄存器，通称乘商寄存器。D.这些部件通过几组多路选择器电路实现相互连接，以便传送数据。E.运算器要与计算机其他几个功能部件连接在一起协同运行，就必须有接受外部数据输入和送出运算结果的逻辑电路。2、定点运算器的控制与操作让运算器完成指定的运算操作功能，是通过向其提供正确的控制信号和数据实现的

4、；同时要解决正确向运算器送入数据，正确给出ALU最低位的进位信号、运算器左右移位操作中的移位输入信号等。给出正确的数据来源和正确的控制信号，运算器就可以执行规定的运算功能。（四）、浮点运算器浮点运算器是主要用于对计算机内的浮点数进行运算的部件。浮点数通常由阶码和尾数两部分组成，阶码是整数形式的，尾数是定点小数形式的，这两部分执行的操作不尽相同。因此，浮点运算器总是由处理阶码和处理尾数这两部分逻辑线路组成。（五）、教学机的运算器部件组成和信息连接关系6主体部分由4片长度为4位的位片结构运算器芯片Am2

5、901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位输出既可以直接送到地址寄存器AR的不同字段（AR不属于运算器，图中用虚线框表示），又可以经过支持三态功能的开关门电路（ALUtoIB）送到内部总线IB；还要使用MACH芯片的内部的部分电路提供ALU最低位的进位输入信号Cin和最高位、最低位的移位输入信号RAM15、RAM0；使用一片GAL20V8实现4位的标志位寄存器FLAG，用于接收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

6、输出可以经过一片三态门电路（FtoIB）送到内部总线IB，用于保存现场状态信息到堆栈区。二、当前应用现状在当前流行的高档PC机中，一般都同时提供定点运算器和浮点运算器两个部件，它们可以同时分别地执行自己的指令，使多个数据运算过程得以并行执行。例如，在Pentium的各种型号的机器中，都设置了两个32位字长的完成对整型数据运算的定点运算器部件和一个内部80位字长的处理浮点数据的浮点运算器部件。即从只一点看，至少可以使3条指令同时执行。在数据计算中，还采用了流水线技术，例如，把对浮点数据相加的计算步骤，

7、划分为计算阶差、对阶、尾数相加和规格化处理4个步骤，并使每个步骤的操作在不同的硬件中完成，这样就可以使多条连续的完成浮点数相加的指令同时得到执行，只是完成浮点数相加的不同的指令处在不同的执行步骤，使运算器的数据运算能力大幅度提高。在当前流行的高档RISC机中，解决好指令流水是需要考虑的最重要的因素之一，相应地对运算器的组成也提出了新的要求。例如，取得参加运算的数据的速度要尽可能的快、尽可能直接从属于运算器的快速寄存器中得到，而不是内存中去读，这就要求寄存器的数量要小一些。三、对Am2901芯片部分的

8、体会1、Am2901的内部组成Am2901芯片是一个4位的位片结构的运算器器件。Am2901芯片是一个完整的运算器，只是位数较少，具有很好的典型性。教学计算机采用16位字长，其运算器的主体部分用4片Am2901芯片级联而成。Am2901芯片的第一个组成成分是一个4位的算术与逻辑运算部件ALU。第二个组成成分是由16个4位的通用寄存器组成的寄存器组。它是一个用双端口控制读出，单端口控制写入的部件。第三个组成成分是一个4位的Q寄存器，主要用于实现硬件的乘法、除法指令，能对