實(shí)驗(yàn)三TEC2實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)

1、word實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí) 驗(yàn) 人： 學(xué) 號(hào)：08386216 日 期：2022-5-17 院系： 專業(yè)班級(jí)：08軟件工程數(shù)字媒體 實(shí)驗(yàn)題目：TEC-2實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn) 一. 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(shí)和掌握TEC-2機(jī)運(yùn)算器的組成和工作原理；3. 認(rèn)識(shí)和掌握TEC-2機(jī)運(yùn)算器相關(guān)控制信號(hào)的含義和使用方法；4. 認(rèn)識(shí)和掌握運(yùn)算器的進(jìn)位時(shí)間的測(cè)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Am2901運(yùn)算器1. Am2901芯片內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)Am2901芯片是一個(gè)4位的位片結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器部件，是一個(gè)完整的運(yùn)算器，由ALU、輸入多路選擇器、輸

2、出選擇門(mén)、存放器組和移位器等器件組成。其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)如以下圖所示：圖3.1 Am2901內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2. Am2901芯片引腳信號(hào)芯片引腳如以下圖3.2所示，引腳分類及說(shuō)明如下：Am2901 F=0000 /G /P Y3Y0 Cn+4 CnF3 RAM0OVR Q0RAM3Q3 /OE A地址 B地址 D3D0 I8I0 CP圖3.2 Am2901 芯片引腳D3D0：外部送給Am2901的數(shù)據(jù)信號(hào)；Y3Y0：Am2901向外送出的數(shù)據(jù)信號(hào)，它受/OE信號(hào)的控制。在TEC-2機(jī)中，/OE端已接地，因此，Y3Y0總是有的。3. Am2901的操作時(shí)序Am2901芯片要用一個(gè)CLKCP時(shí)鐘信號(hào)作為芯

3、片內(nèi)通用存放器、鎖存器和Q存放器的打入信號(hào)。其有關(guān)規(guī)定如圖3.3所示。通用存放器接收A、B口數(shù)據(jù)鎖存A、B鎖存器接收數(shù)據(jù) ALU操作周期系統(tǒng)時(shí)鐘 Q存放器接收?qǐng)D3.3 Am2901的時(shí)鐘信號(hào)的作用4. Am2901芯片的控制信號(hào)及其控制碼與操作w 控制信號(hào)Am2901芯片的控制信號(hào)有9個(gè)，即I8-I0。這9個(gè)控制信號(hào)分為三組，它們是：a) I8、I7、I6B30-28：選擇運(yùn)算結(jié)果或有關(guān)數(shù)據(jù)以何種方式送往何處；b) I5、I4、I3B26-24：選擇ALU的運(yùn)算功能，共8種；c) I2、I1、I0B22-20：選擇送入ALU進(jìn)行運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)據(jù)R和S的來(lái)源，共8種組合具體參照表3.1表3.1

4、 Am2901 9個(gè)控制信號(hào)I8I0控制碼I8、I7、I6I5、I4、I3I2、I1、I00 0 0FQFR + SAQ0 0 1無(wú)FS RAB0 1 0FBAR S0Q0 1 1FBFR S0B1 0 0F/2BQ/2QFR S0A1 0 1F/2BF/R SDA1 1 02FB2QQFR Å SDQ1 1 12FBFR SD0存放器結(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。圖3.6 完整的16位運(yùn)算器的組成框圖w 偽指令中三位微碼與狀態(tài)位的關(guān)系表3.2三位微碼與狀態(tài)位的關(guān)系表SST編碼狀態(tài)位輸入說(shuō) 明B34 B33 B32CZVS0 0 0CZVS四個(gè)標(biāo)志位的

5、值保持不變0 0 1CYF=0OVF15接收ALU的標(biāo)志位輸出值0 1 0IB7IB6IB5IB4恢復(fù)標(biāo)志位現(xiàn)場(chǎng)值0 1 10ZVS置C為0，另三個(gè)標(biāo)志不變1 0 01ZVS置C為1，另三個(gè)標(biāo)志不變1 0 1RAM0ZVS右移操作，另三個(gè)標(biāo)志不變1 1 0RAM15ZVS左移操作，另三個(gè)標(biāo)志不變1 1 1Q0ZVS聯(lián)合右移，另三個(gè)標(biāo)志不變表3.3w 運(yùn)算器最低位進(jìn)位信號(hào)的給出與控制SCi編碼B11、B1000011011Cin取值01CTCLK方波表3.4w 運(yùn)算器最高位、最低位的移入信號(hào)SSH控制碼SSH左 移右 移說(shuō) 明B9 B8RAM0 Q0RAM15 Q150 00 X0 X通用存放器

6、邏輯位移0 1C XC X通用存放器與C循環(huán)移位1 0Q15 /F15CY RAM0原碼除左移乘右移1 1X XF15OVR RAM0右移用于補(bǔ)碼乘法說(shuō)明：w 表中“X為任意值，表示取任意值都不受影響w 當(dāng)通用存放器本身移位時(shí)，Q存放器不受影響w 乘除法運(yùn)算要求通用存放器與Q存放器聯(lián)合移位，沒(méi)有Q存放器單獨(dú)移位功能w 左右移是由指令功能確定的w SSH為0，用于邏輯移位指令w SSH為1，用于循環(huán)移位指令w SSH為2，用于乘除法運(yùn)算的聯(lián)合移位及上商w SSH為3，用于算術(shù)右移指令，或補(bǔ)碼乘法計(jì)算三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容脫機(jī)和聯(lián)機(jī)時(shí)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)在脫機(jī)與聯(lián)機(jī)兩種方式下，可以用一些數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)算，以控制其操

7、作過(guò)程與功能檢查所得結(jié)果的正確性。(一) 脫機(jī)方式1. 將TEC-2機(jī)功能開(kāi)關(guān)FS4置為“1。2. 將TEC-2機(jī)主脈沖置為單步方式，即將STEP/CONT開(kāi)關(guān)撥向STEP一邊。3. 用D0+0R0將立即數(shù)D0A000H置入存放器R00000。具體的微型開(kāi)關(guān)和數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)按下表進(jìn)行設(shè)置：波特率開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)SW2共12位，最末三位未用SW1共12位MI876MI543MI210未用A口B口R0SCiSSHD15-D0011000111000000000000000A000H設(shè)置好各控制信號(hào)MI8-MI0，并設(shè)置好十六位數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)為“A000H，即“1010 0000 0000 0000后，按壓一次ST

8、EP鍵，將立即數(shù)D0置入存放器R0中。4. 用D1+0R1將立即數(shù)D14000H置入存放器R10001。具體的微型開(kāi)關(guān)和數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)按下表進(jìn)行設(shè)置：波特率開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)SW2共12位，最末三位未用SW1共12位MI876MI543MI210未用A口B口R1SCiSSHD15-D00110001110000000000100004000H用同樣的方法將立即數(shù)D1置入存放器R1中。5. 對(duì)存放器R0、R1初始化后，便可對(duì)R0和R1進(jìn)行各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算，此時(shí)R0保存的數(shù)據(jù)為D0A000H，R1保存的數(shù)據(jù)為D14000H。6. 將開(kāi)關(guān)S2 S1 S0置于“110時(shí)，指示燈將顯示ALU的運(yùn)算結(jié)果；將開(kāi)關(guān)S2

9、 S1 S0置于“000時(shí)，指示燈將顯示SVZC的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)TEC-2機(jī)上H25 = S，H26 = V，H27 = Z，H28 = C。7. 對(duì)R0和R1進(jìn)行各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算，課參看表3.6(二) 聯(lián)機(jī)方式 啟動(dòng)TEC-2機(jī)，進(jìn)入監(jiān)控程序狀態(tài)：具體操作如下：1. 將TEC-2機(jī)的FS1FS4置為1010，STEP/CONT置成CONT。2. 翻開(kāi)計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)，使計(jì)算機(jī)正常啟動(dòng)。翻開(kāi)TEC-2電源開(kāi)關(guān)，TEC-2大板左上角一排指示燈亮。3. 運(yùn)行通訊程序PCEC，在DOS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命令輸入以下程序：(ENTER表示)>A800 ENT

10、ERMOV R0，A000 MOV R1，4000ADD R0, R1 SUB R0，R1 OR R0，R1 AND R0，R1 XOR RO, R1 ADC R0, R1 SHL RO INC RO RET4. 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 R1=40006. 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(tái)，電腦一臺(tái)2. TEC-2模擬軟件

11、一套3. 示波器一臺(tái)實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有用到五. 實(shí)驗(yàn)分析與設(shè)計(jì)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(duì)R0和R1進(jìn)行各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算。根據(jù)表3.1 Am2901 9個(gè)控制信號(hào)I8I0的信息，可以得到下面各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算的操作。將開(kāi)關(guān)S2 S1 S0置于“110時(shí)，指示燈將顯示ALU的運(yùn)算結(jié)果；將開(kāi)關(guān)S2 S1 S0置于“000時(shí)，指示燈將顯示SVZC的狀態(tài)，對(duì)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：ü R0+R1R0：首先選擇送入ALU進(jìn)行運(yùn)算的兩個(gè)操作數(shù)據(jù)R和S的來(lái)源，操作數(shù)兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)A、B，因此I

12、2I1I0為001；由于進(jìn)行的是加法運(yùn)算，即R+S，對(duì)應(yīng)I5I4I3為000；運(yùn)算結(jié)果或有關(guān)數(shù)據(jù)是R0+R1運(yùn)算后，又送往R0，即對(duì)應(yīng)FB，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(duì)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MI86MI53MI20A口B口按壓 STEP 前按壓 STEP 后ALU輸出SVZCALU輸出SVZCR0+R1R001100000100010000E000H00

13、002000H1000R0+0R001100001100000000E000H1000E000H1000R0-R1R001100100100010000A000H1000A000H1000R0+0R001100001100000000A000H1000A000H1000R0R1R001101100100010000E000H1000E000H1000R0+0R001100001100000000E000H1000E000H1000R0R1R0011100001000100004000H10004000H0000R0+0R0011000011000000004000H00004000H0000R

14、0R1R0011110001000100000000H00004000H0010R0+0R0011000011000000000000H00100000H0010R0+R1+CR0011000001000100004000H00108000H0000R0+0R00110000110000004000H00004000H0000R0*2R0 111000011000000004000H00008000H0000R0+0R0011000011000000008000H00008000H1000R0+1R0011000011000000008001H10008002H1000R0+0R0011000

15、011000000008001H10008001H1000SCi的設(shè)置：R0+R1+CR0，SCi= 10 ; R0+1R0，SCi= 01; 其余SCi= 002. 聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)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/CONT置成CONT。翻開(kāi)計(jì)算機(jī)電源開(kāi)關(guān)，使計(jì)算機(jī)正常啟動(dòng)。翻開(kāi)TEC-2電源開(kāi)關(guān)，TEC-2大板左上角一排指示燈亮。運(yùn)行通訊程序PCEC，在DOS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R命令觀察運(yùn)行結(jié)果及

16、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：六. 思考題1) 在脫機(jī)方式下進(jìn)行運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(shuō)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(guò)指示燈顯示，但此并沒(méi)有將結(jié)果保存在標(biāo)志存放器里按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)果保存在存放器里，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

17、來(lái)一個(gè)脈沖。而此時(shí)ALU的輸出結(jié)果那么為運(yùn)算器再做一次運(yùn)算的結(jié)果，這時(shí)SVZC所顯示的值那么為上一步標(biāo)志位存放器的值。根據(jù)Am2901運(yùn)算器的組成原理結(jié)構(gòu)可知，ALU是一個(gè)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(huì)立即被傳送到ALU中進(jìn)行運(yùn)算，并且顯示出對(duì)應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果，此時(shí)結(jié)果被保存在存放器里面。按下STEP之后，在脈沖的作用下，上一步的運(yùn)算結(jié)果也會(huì)被保存在存放器里面，但控制碼和地址沒(méi)有改變，所以上一步的運(yùn)算結(jié)果會(huì)重新被送到ALU中進(jìn)行運(yùn)算，此時(shí)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(chǔ)在狀態(tài)標(biāo)志存放器中，其值的改變需要有脈沖信號(hào)的作用才能發(fā)生，所以在按STE

18、P之前，SVZC的值不變；按下STEP之后，SVZC顯示的值才是上一步標(biāo)志位的狀態(tài)值。2) 寫(xiě)出實(shí)現(xiàn)以下功能操作微碼：按下表形式書(shū)寫(xiě)A. (R0+R10)Q R0Q，聯(lián)合左移。B. D B B，其中D為數(shù)據(jù)，B為B口存放器。C. 0 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 R0Q聯(lián)合左移11000000110100000功能操作MI876MI543MI210A口地址B口地址BD B B0+BQ 0000000110000BD-QB0110101100000BC0 R0R0-R0R001101000100000000R0-R0R001100100100000000R0R0R001110001100000000R0R0R001110010000000000R0R0R001111000100000000Q0R