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郑州航空工业管理学院计算机科学与应用系实验报告课程名称：计算机组成原理学号：141096138姓名：菅丰瑞教师：范哲成绩；计算机科学与应用系实验1计算机实验（1）实验目的①深入了解AM2901运算器的功能及具体用法。②深化运算器部件的组成、设计、控制与使用知识。③能熟练掌握运算器所需控制信号的设置，使其完成运算。④能够在运算器中独立完成指令的运算实验。实验要求①实验前，仔细了解AM2901运算器的基本结构，预算****课前填写所需实验步骤表，对实验数据和实验结果进行预期分析，提高实验效率。②在实验过程中，应按照正确的工艺进行操作，防止设备损坏，分析可能出现的各种现象，判断结果是否正确，并记录操作结果。③实验结束后，应认真填写实验报告，包括对各种现象的分析、实验步骤和实验结果。计算器数据通路实验原理TEC-XP教学机的计算器主要使用4片AM2901芯片级联组成；每片AM2901芯片实现4位运算，4片芯片级联成16位运算器。AM2901芯片组成包括：一个4位算术逻辑运算单元ALU、通用寄存器164位，乘商寄存器Q4位，多路选择开关。AM如图所示：①算术逻辑操作单元ALUALUR和两个数据输入端S。在RS除了无聊和重复的组合，只有8种有效的组合。ALU可完成多种操作，如加、减、与、或、异或等。ALU输出结果可保存在通用寄存器和乘客寄存器中Q,并且在保存前可以将其值乘除2。ALU根据其操作结果，将产生4个标志位-符号标志位F3、零标志位F=0、 4。②通用寄存器组AM通用寄存器组由16个寄存器组成，具有双端读写电路。可通过A口，B口输入地址(4位地址)选择寄存器，并将其值输入A、B锁存器。A口地址指定的寄存器只读，B口地址指定的寄存器可读写。A和B锁存器可作为ALU输入数据，ALU输出的结果值也可以保存在B口指定的寄存器中，在编写寄存器时，可以通过通用寄存器组入口的三选一多路开关编写ALU结果值,或其左移(乘2)、右移(除2)之后的结果。③乘商寄存器乘商寄存器QALU设置乘除运算二。寄存器输入端有三选一多路开关ALU输出结果，或乘客寄存器Q本身的内容作为其输入数据，也可以将这两个输入值左右移动，然后发送到Q中。④最低进位信号CinAM2901的基本操作是加法电路，其减法功能的实现是通过补充减数来完成的。因此,在ALU操作时应使用SCI控制位设置最低进位信号Cin的状态。AM2901级联结构4位AM如图所示，2901芯片的引脚信号。其中A3~A0、B3~B0输入选定的通用寄存器地址；I8~I0用于操作过程的控制信号；D3~D0用于输入外部数据；Y3~Y输出操作结果0；CP时钟信号/OE选择通信号；RAM3、RAM操作结果左右移动时的移出位；Q3、Q0为乘商寄存器Q左右移时的移出位;Cy、F=0、Over、F三是进位标志位、零标志位、溢出标志位、符号标志位；Cin外部输入的最低进位。注:TEC-XP教学机16位运算器采用4片AM由2901芯片级联制成的芯片采用串行进位的方式，具体连接图在此未给出。注:TEC-XP教学机16位运算器采用4片AM由2901芯片级联制成的芯片采用串行进位的方式，具体连接图在此未给出。AM2901时钟信号的作用AM2901的每个ALU在操作周期内，ALU各部件的执行时间不同。当时钟脉冲为高电时，从寄存器组读取的数据可以通过锁定器直接传输到ALU当数据输入端下降时，A、B当时钟脉冲为低电时，口数据锁定，通用寄存器接收运算器的输出结果，上升时，Q接收数据的寄存器。实验控制信号开关表明，实验是通过完全脱机完成的。在实验过程中，试验箱面板下标有标记microswitch1和microswitch设置24位运算控制信号的两个红色开关。运算完成后，通过实验箱面板中间位置的发光二极管观察运算结果。外部输入数据可用于实验过程中，可通过实验箱面板右下角的16个黑色数据开关设置。控制信号顺序如下图所示：Microswitch1Microswitch2I8~I6I5~I3I2~I0SSTSSHSCIBPortAPortMicroswitch开关信号顺序图指令1：MVRDR0,OFFFFII分析:①该指令使用立即数作为寄存器赋值，立即数应从数据总线拨入，经ALU传送到目的寄存器R0,因此,ALU应选择数据源D、0,即I2~I0取值为111.②赋值指令中的数据必须通过ALU可以写入通用寄存器，可以使用FFFFH 0->R因此，0的操作，ALU计算类型应选择算术加；I5~I3取值为000。③ALU运算结果应保存在B口地址指定的通用寄存器中，即I8~I同时，6值为011，B
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