实验三 TEC2实验计算机运算器实验Word文档下载推荐.docx

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D3~D0：

外部送给Am2901的数据信号；

Y3~Y0：

Am2901向外送出的数据信号，它受/OE信号的控制。

在TEC-2机中，/OE端已接地，因此，Y3~Y0总是有的。

3.Am2901的操作时序

Am2901芯片要用一个CLK（CP）时钟信号作为芯片内通用寄存器、锁存器和Q寄存器的打入信号。

其有关规定如图3.3所示。

图3.3Am2901的时钟信号的作用

4.Am2901芯片的控制信号及其控制码与操作

♦控制信号

Am2901芯片的控制信号有9个，即I8-I0。

这9个控制信号分为三组，它们是：

a）I8、I7、I6（B30-28）：

选择运算结果或有关数据以何种方式送往何处；

b）I5、I4、I3（B26-24）：

选择ALU的运算功能，共8种；

c）I2、I1、I0（B22-20）：

选择送入ALU进行运算的两个操作数据R和S的来源，共8种组合

具体参照表3.1

表3.1Am29019个控制信号I8~I0

控制码

I8、I7、I6

I5、I4、I3

I2、I1、I0

000

F→Q

F

R+S

A

Q

001

无

S–R

B

010

F→B

R–S

011

R∨S

100

F/2→B

Q/2→Q

R∧S

101

/R∧S

D

110

2F→B

2Q→Q

RS

111

R⊙S

寄存器结果选择

Y输出选择

运算功能选择

R

S

注：

R、S中的“0”为逻辑0。

图3.6完整的16位运算器的组成框图

♦伪指令中三位微码与状态位的关系

表3.2三位微码与状态位的关系表

SST编码

状态位输入

说明

B34B33B32

C

Z

V

四个标志位的值保持不变

CY

F=0

OV

F15

接收ALU的标志位输出值

IB7

IB6

IB5

IB4

恢复标志位现场值

置C为0，另三个标志不变

1

置C为1，另三个标志不变

RAM0

右移操作，另三个标志不变

RAM15

左移操作，另三个标志不变

Q0

联合右移，另三个标志不变

表3.3

♦运算器最低位进位信号的给出与控制

SCi编码（B11、B10）

00

01

10

11

Cin取值

TCLK方波

表3.4

♦运算器最高位、最低位的移入信号（SSH）

控制码SSH

左移

右移

B9B8

RAM0Q0

RAM15Q15

00

0X

通用寄存器逻辑位移

01

CX

通用寄存器与C循环移位

10

Q15/F15

CYRAM0

原码除（左移）乘（右移）

11

XX

F15⊕OVRRAM0

右移用于补码乘法

说明：

♦表中“X”为任意值，表示取任意值都不受影响

♦当通用寄存器本身移位时，Q寄存器不受影响

♦乘除法运算要求通用寄存器与Q寄存器联合移位，没有Q寄存器单独移位功能

♦左右移是由指令功能确定的

♦SSH为0，用于逻辑移位指令

♦SSH为1，用于循环移位指令

♦SSH为2，用于乘除法运算的联合移位及上商

♦SSH为3，用于算术右移指令，或补码乘法计算

三.实验内容

脱机和联机时运算器实验

在脱机与联机两种方式下，可以用一些数据实现多种运算，以控制其操作过程与功能

检查所得结果的正确性。

（一）脱机方式

1.将TEC-2机功能开关FS4置为“1”。

2.将TEC-2机主脉冲置为单步方式，即将STEP/CONT开关拨向STEP一边。

3.用D0+0→R0将立即数D0（A000H）置入寄存器R0（0000）。

具体的微型开关和数据开关按下表进行设置：

波特率开关

数据开关

SW2（共12位，最末三位未用）

SW1（共12位）

MI876

MI543

MI210

未用

A口

B口（R0）

SCi

SSH

D15-D0

011

000

111

0000

A000H

设置好各控制信号（MI8-MI0），并设置好十六位数据开关为“A000H”，即“1010000000000000”后，按压一次STEP键，将立即数D0置入寄存器R0中。

4.用D1+0→R1将立即数D1（4000H）置入寄存器R1（0001）。

B口（R1）

0001

4000H

用同样的方法将立即数D1置入寄存器R1中。

5.对寄存器R0、R1初始化后，便可对R0和R1进行各种算术、逻辑运算，此时R0保存的数据为D0（A000H），R1保存的数据为D1（4000H）。

6.将开关S2S1S0置于“110”时，指示灯将显示ALU的运算结果；

将开关S2S1S0置于“000”时，指示灯将显示SVZC的状态，对应TEC-2机上H25=S，H26=V，H27=Z，H28=C。

7.对R0和R1进行各种算术、逻辑运算，课参看表3.6

（二）联机方式

启动TEC-2机，进入监控程序状态：

具体操作如下：

1.将TEC-2机的FS1~FS4置为1010，STEP/CONT置成CONT。

2.打开计算机电源开关，使计算机正常启动。

打开TEC-2电源开关，TEC-2大板左上角一排指示灯亮。

3.运行通讯程序PCEC，在DOS下命令提示（按默认设置：

选择1，N）。

联机后，进入联机状态，用A命令输入下列程序：

（ENTER表示）

>

A800ENTER

MOVR0，A000

MOVR1，4000

　　　ADDR0,R1

SUBR0，R1

ORR0，R1

ANDR0，R1

XORRO,R1

ADCR0,R1

SHLRO

INCRO

RET

4.用“G”命令运行程序

在命令行提示符状态下输入：

G800

执行上面输入的程序

5.用“R”命令观察运行结果及状态

在命令行提示符状态下输入:

观察运行结果及状态

屏幕将显示：

R0=8001R1=4000……

6.用“T”或“P”命令单步执行

T

或

P

执行之后，观察运行结果及状态

四.实验器材

1.TEC-2机一台，电脑一台

2.TEC-2模拟软件一套

3.示波器一台（实验中没有用到）

五.实验分析与设计

1.脱机实验

接实验内容前面的步骤设置好R0和R1的值后，对R0和R1进行各种算术、逻辑运算。

根据表3.1Am29019个控制信号I8~I0的信息，可以得到下面各种算术、逻辑运算的操作。

将开关S2S1S0置于“110”时，指示灯将显示ALU的运算结果；

记录运算结果如下表3.6：

✓R0+R1→R0：

首先选择送入ALU进行运算的两个操作数据R和S的来源，操作数（两个）分别对应A、B，因此I2I1I0为001；

由于进行的是加法运算，即R+S，对应I5I4I3为000；

运算结果或有关数据是R0+R1运算后，又送往R0，即对应F→B，微码为011。

而由于A口地址是单端操作，B口支持双端，所以将R1放在A口，R0放于B口，对应微码分别为0001和0000。

这些微码确定之后，即可得到运算结果，按STEP之后，保存运算结果和状态标志位信息。

同理，可以设置其它算术、逻辑运算的微码。

操作同上。

需要注意的是SCi的设置。

表3.6

功能

MI8~6

MI5~3

MI2~0

B口

按压STEP前

按压STEP后

ALU输出

SVZC

R0+R1→R0

001

E000H

2000H

1000

R0+0→R0

R0-R1→R0

R0∨R1→R0

R0∧R1→R0

100

R0⊕R1→R0

110

0000H

0010

R0+R1+C→R0

8000H

R0*2→R0

R0+1→R0

8001H

8002H

SCi的设置：

R0+R1+C→R0，SCi=10;

R0+1→R0，SCi=01;

其余SCi=00

2.联机实验

具体操作如下

将TEC-2机的FS1~FS4置为1010，STEP/CONT置成CONT。

打开计算机电源开关，使计算机正常启动。

运行通讯程序PCEC，在DOS下命令提示（按默认设置：

联机后，进入联机状态，用A命令输入实验内容中的程序。

用G命令运行程序在命令提示符下输入：

G800，执行上面输入的程序。

用R命令观察运行结果及状态并作记录。

用T或P命令单步执行，用R命令观看结果及状态。

在命令提示符下输入：

T或P，观察运行结果及状态。

得到运行结果如下：

六.思考题

1）在脱机方式下进行运算器实验时，在按STEP键之前和按STEP键之后，ALU的输出结果及状态SVZC有何不同，为什么？

根据Am2901运算器的组成结构及其工作原理加以说明。

在脱机方式下，当设置好相应的微码和A、B口地址后，立即得到ALU的输出结果以及标志位SVZC的值（可以通过指示灯显示），但此并没有将结果保存在标志寄存器里（按STEP前）。

当按STEP之后，在脉冲的作用下，将本次（第一次）的运算结果保存在寄存器里，A、B锁存，不再接受此后的运算结果和数据，除非再来一个脉冲。

而此时ALU的输出结果则为运算器再做一次运算的结果，这时SVZC所显示的值则为上一步标志位寄存器的值。

根据Am2901运算器的组成原理结构可知，ALU是一个组合逻辑电路，当设置好A、B相应的值之后，相应的数据便会立即被传送到ALU中进行运算，并且显示出对应的运算结果，此时结果被保存在寄存器里面。

按下STEP之后，在脉冲的作用下，上一步的运算结果也会被保存在寄存器里面，但控制码和地址没有改变，所以上一步的运算结果会重新被送到ALU中进行运算，此时ALU的结果为上一步运算结果再进行一次运算的数据。

SVZC存储在状态标志寄存器中，其值的改变需要有脉冲信号的作用才能发生，所以在按STEP之前，SVZC的值不变；

按下STEP之后，SVZC显示的值才是上一步标志位的状态值。

2）写出实现以下功能操作微码：

（按下表形式书写）

A.（R0+R10）Q→R0Q，联合左移。

B.D–B→B，其中D为数据，B为B口寄存器。

C.0→R0，要求不要用立即数传送实现。

功能操作

A口地址

B口地址

A．（R10+R0）Q→R0Q

联合左移

1010

B．D–B→B

0+B→Q

D-Q→B

010

C．0→R0

R0-R0→R0

R0∧R0→R0

R0⊕R0→R0

Q∧0→R0

D∧0→R0

七.实验心得

本次实验的难度在于弄清Am2901的工作原理。

开始的时候，在阅读Am2901的逻辑电路图以及相应控制信号时，花了不少时间，而且还有一些疑问，比如说，标志位SVZC保存的值和时序的关系（状态寄存器保存的是前一个运算标志），按STEP的作用是，发送一个脉冲信号（STEP），将运算结果保存在寄存器里面，等等。

通过这次实验的学习，我基本掌握了TEC-2实验机的工作原理，掌握了Am2901的运用，同时也加深了对计算机结构的认识。

但还要多看书，多实践，为以后的更难的TEC-2实验打下坚实的基础。