實(shí)驗(yàn)三TEC-2實(shí)驗(yàn)計算機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

1、m *、|-可、t Mt rustn實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)人：學(xué)號：日期：2010-5-17院（系）：專業(yè)（班級）：08軟件工程（數(shù)字媒體）實(shí)驗(yàn)題目：TEC-2實(shí)驗(yàn)計算機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解和掌握Am2901運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)和工作原理；2. 認(rèn)識和掌握TEC-2機(jī)運(yùn)算器的組成和工作原理；3. 認(rèn)識和掌握TEC-2機(jī)運(yùn)算器相關(guān)控制信號的含義和使用方法；4. 認(rèn)識和掌握運(yùn)算器的進(jìn)位時間的測試方法，及進(jìn)一步掌握雙蹤示波器的使用方法。二.實(shí)驗(yàn)原理Am290運(yùn)算器1. Am290芯片內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)Am290芯片是一個4位的位片結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器部件，是一個完整的運(yùn)算器，由ALU輸入多路選擇器、輸出選擇門、寄存器組

2、和移位器等器件組成。其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)如下圖所示：OEFALUA 1 x 4 BX O .A通用寄存器俎r(nóng) &寄存器RAM 3右RAMa古T右EVI圖3.1Am2901內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.Am2901芯片引腳信號芯片引腳如下圖3.2所示,引腳分類及說明如下:Cn+4F3OVRRAM3Q3F=0000CnAm2901RAM0Q0/OE A地址B地址D3D0I8I0 CP圖 3.2 Am2901芯片引腳F=OCOO Cm+4 _ OVR Fal著入DI I于|人鎖存器|B鎖右器4：丨D3D0外部送給Am290的數(shù)據(jù)信號Y3Y0: Am290向外送出的數(shù)據(jù)信號， 它受/OE信號的控制。在TEC-2機(jī)中，/OE

3、端已接地, 因此，Y3Y0總是有的。3.Am290的操作時序Am290芯片要用一個CLK( CP時鐘信號作為芯片內(nèi)通用寄存器、鎖存器和C寄存器的打入信號。其有關(guān)規(guī)定如圖 3.3所示。A、 B鎖存器接收數(shù)據(jù)圖3.3 Am2901的時鐘信號的作用4. Am290芯片的控制信號及其控制碼與操作控制信號Am290芯片的控制信號有9個，即18-10。這9個控制信號分為三組，它們是:a)I8、處；17、16(B30-28):選擇運(yùn)算結(jié)果或有關(guān)數(shù)據(jù)以何種方式送往何b)15、14、I3(B26-24):選擇ALU的運(yùn)算功能，共8種；c)I2、I1、I0(B22-20)：選 擇送入ALU進(jìn)行運(yùn)算的兩個操作數(shù)據(jù)R

4、和S的來源，共8種組合具體參照表3.1表3.1 Am2901 9 個控制信號I8 10控制碼I8、 I7、 I6I5、I4、I3I2、11、I00 0 0Ft QfR + SAQ0 0 1無fS - RAB0 1 0Ft BAR - S0Q0 1 1Ft BfR V S0B1 0 0F/2 t BQ/2 t QfR A S0A1 0 1F/2 t Bf/R A SDA1 1 02Ft B2CH QfR SDQ1 1 12Ft BfR O SD0寄存器結(jié)果選擇Y輸出選擇運(yùn)算功能選擇RS注：R、S中的“ 0”為邏輯0。SST111Y)jYd來包內(nèi)鄒總線SC1m啟移信號CH 丸L Qto.RAM|S

5、標(biāo)志位GALF=0OVR韶低位進(jìn)位rA 16位的運(yùn)算鶉R. o 亠F is flOVR咸移入兮形右輸信kAM15RAMq/OEA800 ENTERMOV R0 , A000MOVR1,4000ADD R0, R1SUBR0,R1ORR0,R1ANDR0,R1XORRO, R1ADCR0, R1SHLROINCRORET4. 用“G命令運(yùn)行程序 在命令行提示符狀態(tài)下輸入： G800執(zhí)行上面輸入的程序5. 用“ R”命令觀察運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)在命令行提示符狀態(tài)下輸入：R觀察運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)屏幕將顯示：R0=8001 R仁4000 6.用“ T”或“ P”命令單步執(zhí)行在命令行提示符狀態(tài)下輸入：T或P執(zhí)行之

6、后，觀察運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)四實(shí)驗(yàn)器材1. TEC-2機(jī)一臺，電腦一臺2. TEC-2模擬軟件一套3. 示波器一臺（實(shí)驗(yàn)中沒有用到）五. 實(shí)驗(yàn)分析與設(shè)計1.脫機(jī)實(shí)驗(yàn)接實(shí)驗(yàn)內(nèi)容前面的步驟設(shè)置好R0和R1的值后，對RC和R1進(jìn)行各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算。根據(jù)表3.1 Am2901 9個控制信號1810的信息，可以得到下面各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算的操作。將開關(guān)S2 S1 SC置于“ 110”時，指示燈將顯示ALU勺運(yùn)算結(jié)果；將開關(guān)S2 S1 SC置于“000”時，指示燈將顯示 SVZC勺狀態(tài)，對應(yīng)TEC-2機(jī)上H25 = S , H26 = V , H27 = Z , H28 = C。記錄運(yùn)算結(jié)果如下表3.6 :?R

7、0+R1 - R0：首先選擇送入ALUS行運(yùn)算的兩個操作數(shù)據(jù) R和S的來源，操作數(shù)（兩個）分別對應(yīng)A B,因此121110為001 ;由于進(jìn)行的是加法運(yùn)算，即R+S對應(yīng)151413為000;運(yùn)算結(jié)果或有關(guān)數(shù)據(jù)是 RO+R運(yùn)算后，又送往R0,即對應(yīng)F-B,微碼為011。而由于A 口地址是單端操作，B 口支持雙端，所以將R1放在A口，R0放于B 口，對應(yīng)微碼分別為0001和0000。這些微碼確定之后，即可得到運(yùn)算結(jié)果，按STEP之后，保存運(yùn)算結(jié)果和狀態(tài)標(biāo)志位信息。同理，可以設(shè)置其它算術(shù)、邏輯運(yùn)算的微碼。操作同上。需要注意的是SCi的設(shè)置。表3.6功能MI86MI53 MZII20A 口B 口按壓S

8、TEP前按壓STEP后ALU輸出SVZCALU輸出SVZCR0+R1 -R001100000100010000E000H00002000H1000R0+0 R0011000011D0000000E000H1000E000H1000R0-R1 R001100100100010000A000H1000A000H1000R0+0 R001100001100000000A000H1000A000H1000R0V R1R 001101100100010000E000H1000E000H1000R0+0 tR 001100001100000000E000H1000E000H1000R0 A R1tr 00

9、11100001000100004000H10004000H0000R0+0tr 0011000011000000004000H00004000H0000R0 R1tr o011110001000100000000H00004000H0010R0+0 tr 0011000011000000000000H00100000H0010R0+R1 +CtR 0011000001000100004000H00108000H0000R0+0 tr 00110000110000004000H00004000H0000R0*2 tr 0111000011000000004000H00008000H0000R0

10、+0 tr 0011000011000000008000H00008000H1000R0+1 tr 0011000011000000008001H10008002H1000R0+0 tr 0011000011000000008001H10008001H1000SCi 的設(shè)置：R0+R1+SR 0, SCi= 10 ; R0+1 R 0, SCi= 01;其余 SCi= 002. 聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)啟動TEC-2機(jī)，進(jìn)入監(jiān)控程序狀態(tài)：具體操作如下將TEC-2機(jī)的 FS1FS4置為 1010，STEP/CON置成 CONT打開計算機(jī)電源開關(guān)，使計算機(jī)正常啟動。打開TEC-2電源開關(guān)，TEC-2大板左上角一排

11、 指示燈亮。運(yùn)行通訊程序PCEC在DO下命令提示（按默認(rèn)設(shè)置：選擇1，N。聯(lián)機(jī)后，進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)，用A命令輸入實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的程序。用G命令運(yùn)行程序在命令提示符下輸入：G800，執(zhí)行上面輸入的程序。用F命令觀察運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)并作記錄。用T或 P命令單步執(zhí)行，用R命令觀看結(jié)果及狀態(tài)。在命令提示符下輸入：T或P,觀察運(yùn)行結(jié)果及狀態(tài)。得到運(yùn)行結(jié)果如下：i 1_ TI J TI RR1RRR2 1UR1 3R M0 0 S 0 R RRRUUDBDRCLCT OODURMODHNEBI0:24: 7;:8乎 AB:c:D:i nu 3R0 0 015 Id一| s s s fl 9 s s fl-0 JM-

12、 0 0 一 - !3一 0 x-六. 思考題1）在脫機(jī)方式下進(jìn)行運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)時，在按STEP鍵之前和按STEP鍵之后，ALU的輸出結(jié)果及狀態(tài)SVZC有何不同，為什么？根據(jù) Am2901運(yùn)算器的組成結(jié)構(gòu)及其工作原 理加以說明。在脫機(jī)方式下，當(dāng)設(shè)置好相應(yīng)的微碼和A、B 口地址后，立即得到 ALU的輸出結(jié)果以及標(biāo)志位SVZC的值（可以通過指示燈顯示），但此并沒有將結(jié)果保存在標(biāo)志寄存器里（按STEP前）。當(dāng)按STEP之后，在脈沖的作用下，將本次（第一次）的運(yùn)算結(jié)果保 存在寄存器里，A、B鎖存，不再接受此后的運(yùn)算結(jié)果和數(shù)據(jù)，除非再來一個脈沖。而 此時ALU的輸出結(jié)果則為運(yùn)算器再做一次運(yùn)算的結(jié)果，這時SV

13、ZC所顯示的值則為上一步標(biāo)志位寄存器的值。根據(jù)Am2901運(yùn)算器的組成原理結(jié)構(gòu)可知，ALU是一個組合邏輯電路， 當(dāng)設(shè)置好A、B相應(yīng)的值之后，相應(yīng)的數(shù)據(jù)便會立即被傳送到ALU中進(jìn)行運(yùn)算，并且顯示出對應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果，此時結(jié)果被保存在寄存器里面。按下STEP之后，在脈沖的作用下，上一步的運(yùn)算結(jié)果也會被保存在寄存器里面，但控制碼和地址沒有改變， 所以上一步的運(yùn)算結(jié)果會重新被送到ALU中進(jìn)行運(yùn)算，此時 ALU的結(jié)果為上一步運(yùn)算結(jié)果再進(jìn)行一次運(yùn)算 的數(shù)據(jù)。SVZC存儲在狀態(tài)標(biāo)志寄存器中， 其值的改變需要有脈沖信號的作用才能發(fā)生， 所以在按STEP之前，SVZC的值不變；按下 STEP之后，SVZC顯示的值才

14、是上一步 標(biāo)志位的狀態(tài)值。2）寫出實(shí)現(xiàn)以下功能操作微碼：（按下表形式書寫）A. （R0+R10）Q t R0Q，聯(lián)合左移。B. D -B t B,其中D為數(shù)據(jù)，B為B 口寄存器。C. 0 t R0 ,要求不要用立即數(shù)傳送實(shí)現(xiàn)。功能操作MI876MI543MI210A 口地址B 口地址A. (R10+R0)Q t ROQ聯(lián)合左移11000000110100000功能操作MI876MI543MI210A 口地址B 口地址B. D -B t b0+B t Q0000000110000BD-Q t B0110101100000BC. 0t RORO-RO t RO01101000100000000RO-RO t RO01100100100000000ROA ROtr o01110001100000000ROA ROtr 001110010000000000RO ROtRO01111000100000000Q A Otr 001110001000000000D A Otr 001110011100000000七. 實(shí)驗(yàn)心得本次實(shí)驗(yàn)的難度在于弄清 Am2901的工作原