success_24运算器部件的组成与设计

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1、2.4运算器部件的组成与设计教学要求：了解：数字化编码、教学机的运算器实例，不要求记住Am2901芯片这个具体运算器实例的有关内容；掌握：定点运算器的功能、组成、控制与使用办法。2.4.1运算器部件的功能与组成概述一、组成与功能(一)、ALU(二)、内部寄存器(三)、专用寄存器(四)、多路选择器输出控制器部件ALU输入选择电路寄存器1寄存器2┇寄存器n总线二、运算器的操作与控制正确向运算器提供控制信号，如：选择哪些数据参加运算、如何保存和送出运算结果、提供进位信号、移位信号等，控制信号来源：由计算机

2、的控制器部件提供。三、两种不同的教学机型1、8位机型——使用单独的一个八位字长的运算器和内存储器；2、16位机型——使用两个完全相同的八位字长运算器和内存储器组合而成的十六位字长的运算器和内存储器。2.4.2位片结构的运算器芯片Am2901一、组成部件之一：ALUF：输出的数据ALUF=0000RSCnCn+4OVRF3FR、S：输入的数据Cn：最低位的进位信号Cn+4：给出运算结果的同时，送出向高位进位的信号OVR：溢出标志信号F3：最高位的状态信号（或者符号位）F=0000：运算结果为零的标志信

3、号。ALU实现的计算功能：R+SR-SS-RR∨SR∧SR∨SR∨SR∧S二、组成部件之二：16个通用寄存器组1、A口和B口：控制读出的双端口；A数据出B数据出16个通用寄存器B数据入A地址42、B口：控制写入的端口；4B地址3、A地址：指定被读出的寄存器。4、B地址：指定被写入的寄存器。ALU输入端Q寄存器ALU输出端三、组成部件之三:4位的Q寄存器主要功能：实现硬件的乘法、除法指令，对本身的内容进行左右移位。四、五组多路选通门二选一RA锁存器输入D（1）R是二选一多路开关，接收外部送入运算器的数

4、据D，A锁存器暂存由寄存器A端口输出的数据，再由R选择。三选一SB锁存器Q寄存器A锁存器（2）二选一输出Y/OEALUA锁存器（3）Q0Q3ALU的输出FQ寄存器Q寄存器三选一（移位器）RAM0RAM3ALU的输出F三选一（移位器）通用寄存器（4）五、Am2901的控制与操作一、运算器的控制信号I5I4I3：功能选择，即在八种运算中选择一种运算。I2I1I0：选R、S操作数，共存在八种最有用的组合。I8I7I6：控制数据传送，决定数据的去向以及是否进行移位操作。三组控制信号选择运算功能I5I4I3运

5、算功能000R+S001S-R010R-S011R∨S100R∧S101R∧S110R⊕S111R⊕S选择数据来源I2I1I0数据来源RS000AQ001AB0100Q0110B1000A101DA110DQ111D0选择结果处置I2I1I0数据处理通用寄存器组Q寄存器Y输出000FQF001F010FBA011FBF100F/2BQ/2QF101F/2BF1102FB2QQF1112FBF二、外部的数据（1）外部送来的数据D（2）芯片最低位的进位信号Cn（3）左移操作时，RAM0和Q0为输入；右移

6、操作时，RAM3和Q3为输入。（4）A、B地址决定选用哪个通用寄存器,4位地址选择16个通用寄存器。（5）输出数据可以是ALU的运算结果F，也可以是A口读出的数据。三、时钟信号CLK（CP）2.4.2教学计算机运算器的设计与实现A地址B地址D3~D0I8~I0CP/OEQ0RAM0/G/PY3~Y0Q3RAM3F3OVRCn+4CnF=0000ALU一、Am2901的管脚信号二、8位教学机的运算器部件的主体部分的设计与实现（教材P102~103）（1）8位的数据输入由2片各自的输入D3~D0组成由高

7、到低的D7~D0；（2）8位的数据输出由2片的各自输出Y3~Y0组成由高到低的Y7~Y0；（3）有高低位进位关系的几组信号，连接关系是：①高位芯片的RAM0与低位芯片的RAM3相连；②高位芯片的Q0与低位芯片的Q3相连；③高位芯片的Cn与低位芯片的Cn+4相连。4位数据是并行进位，2片芯片是串行进位。（4）低位芯片的RAM0和Q0是该8位运算器的最低位的移位入/出信号；（5）高位芯片的RAM3和Q3是该8位运算器的最高位的移位入/出信号；（6）低位芯片的Cn是该8位运算器的最低位的进位输入信号；（7

8、）高位芯片的Cn+4是该8位运算器的最高位的进位输出信号。（8）两片芯片的管脚连接在一起的有：F=0000,/OE，A地址和B地址，I8~I0和工作脉冲CP。三、16位教学机的运算器部件的主体部分的设计与实现（教材P103~104）（1）16位的数据输入由4片各自的D3~D0组成；（2）16位的数据输出由4片各自的Y3~Y0组成；（3）有高低位进位关系的三组信号，连接关系如下：①高位芯片的RAM0与低位芯片的RAM3相连；②高位芯片的Q0与低位芯片的Q3相连；③串行进