2.8-Am2901

1第二章运算方法与运算器2.3运算器部件Am29012运算器基本功能•完成算术、逻辑运算–+、×÷、与、或、非。•取得操作数–寄存器组、立即数•输出、存放运算结果–寄存器组、数据总线•暂存运算的中间结果–Q寄存器、移位寄存器3运算器基本功能•获得运算结果的状态–C、Z、V、S•理解、响应控制信号4二选一B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出YF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址4位的Am2901内部组成与功能组成算逻运算部件16个累加器乘商寄存器Q5组多路选择门功能8种运算功能8种数据组合8种结果处理5ALUSRCnFF3F=0000OVRCn+4Am2901芯片是一个4位的位片结构的运算器器件,内部组成讲解如下第一个组成部分是算逻运算部件ALU，完成3种算术运算和5种逻辑运算，共8种运算功能其输出为F，两路输入为S、R，最低位进位Cn，4个状态输出信号,如图所示符号位结果为零结果溢出进位输出R+SSRRSR∨SRSRSRSRS8种运算功能0000010100111001011101113位功能选择码6B16个A通用寄存器ALUSRB锁存器A锁存器CnFF3F=0000OVRCn+4A口地址B口地址第二个组成部分是通用寄存器组由16个寄存器构成，并通过B口与A口地址选择被读的寄存器，B口地址还用于指定写入寄存器通过B口地址、A口地址读出的数据将送到B、A锁存器，要写入寄存器的数据由一个多路选择器送来。（写入）7B16个A通用寄存器ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4A口地址B口地址第三个组成部分是乘商寄存器Q它能对自己的内容完成左右移位功能，其输出可以送往ALU，并可接收ALU的输出结果。8该芯片的第四个组成部分是5组多路选通门,包括B16个A通用寄存器三选一二选一ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址一组三选一门和另一组二选一门用来选择送向ALU的R、S输入端的数据来源，包括：Q寄存器、A口、B口数据、外部输入D数据共8种不同组合。9B16个A通用寄存器三选一二选一ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址8种数据组合(R,S)AQAB0Q0B0ADADQD03位数据选择码000001010011100101110111一组三选一门和另一组二选一门用来选择送向ALU的R、S输入端的数据来源，包括：Q寄存器、A口、B口数据、外部输入D数据共8种不同组合。10B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnQ3Q0RAM0RAM3FF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址一组三选一门完成把ALU的输出、或左移一位、或右移一位的值送往通用寄存器组，最高、最低位移位信号有双向入/出问题一组三选一门完成Q寄存器的左移一位、或右移一位、或接收ALU输出值的功能，最高、最低位移位信号有双向入/出问题。11二选一B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器Cn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出YF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址一组二选一门，选择把ALU结果或A口数据送出芯片，给出输出Y的数据，Y输出的有无还受使能信号控制，仅当/OE为低才有Y输出，/OE为高Y输出为高阻态128种结果处理3位控制码通用寄存器Q寄存器Y输出000QFF001F010BFA011BFF100BF/2QF/2F101BF/2F110B2FQ2FF111B2FF13B16个A通用寄存器B锁存器A锁存器A口地址B口地址二选一三选一二选一三选一三选一Q3Q0RAM0RAM3ALUSRCnFF3F=0000OVRCn+4运算器，三大件运算暂存乘除快多路选通连起来数据组合选择I2I1I0运算功能选择I5I4I3运算结果处理I8I7I6运算暂存乘除快数据组合有内外运算功能指明白存移输出巧安排多路选通连起来存移输出巧安排存移输出巧安排存移输出巧安排Q寄存器输入D/OE输出Y14二选一B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出YF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址Am2901内部组成组成算逻运算部件16个累加器乘商寄存器Q5组多路选择门功能8种运算功能8种数据组合8种结果处理I5~I3I2~I0I8~I615Am2901的控制信号编码I8I7I6I5I4I3I2I1I0000QFFR+SAQ001FS-RAB010BFAR-S0Q011BFFRS0B100BF/2QQ/2FRS0A101BF/2FRSDA110B2FQ2QFRSDQ111B2FFRSD0BQYRS16Am2901的操作使用操作功能控制信号B口A口I8I7I6I5I4I3I2I1I0CnR0R0+R1R2R2R0QR0右移R0R0+R1R0R0R1YA口YF00000110001000001000100000010001001100001010001000001000000000001000/0000000001000011000010R0R0R1YF00000110001100001017Am2901Y11~8Y3~0D11~8D7~4D3~0CinRAM0Q0Y7~4高位Am2901Y15~12D15~12OVERF=0F15CyCPRAM15Q15A口B口I8~6I5~3I2~04片Am2901之间的连接Am2901Am2901VccR18片间高速进位用Am2902高位Am2901Am2901Am2901低位Am2901Am2902Cn+zCn+yCn+x/G/P+5VY15~12Y11~8Y7~4Y3~0D15~12D11~8D7~4D3~0OVERF=0F15CyCinCPRAM15Q15RAM0Q0A口B口I8~6I5~3I2~019二选一ALU二选一三选一R0R1R三选一Q三选一nCyF=0000OVRF15Y15~Y0D15~D0Cin数据输出数据输入乘商通用寄存器定点运算器部件实例OEABAm2901状态输出A口地址B口地址RAM15RAM0Q15Q0RS控制信号I2I1I0I5I4I3I8I7I6选数据源选操作功能选结果安排20运算器的控制与操作ALU支持多种算数与逻辑运算功能需要提供运算功能选择信号寄存器组含多个累加器需要提供两组选择累加器编号的信号有多种不同方案组合数据送ALU的使用要求需要提供选择数据组合的信号运算器内寄存器有多种接收数据的不同方案需提供那个寄存器接收，按什么办法接收的控制信号累加器与乘商寄存器的移位关系寄存器最高位与最低位的移入信号需用另外线路提供21运算器的时钟脉冲信号运算器的时钟脉冲信号CP教学计算机的主频:1.8432MHz/3A、B口锁存通用寄存器接受Q接受周期和低电平的作用注意两个跳变沿22入出信号及引脚Y15~Y0D15~D0RAM15Q15RAM0Q0CPOECinCyF=0OverF15运算器部件A3~A0B3~B0I8~I6I5~I3I2~I023入出信号及引脚Y15~Y0（指示灯显示）D15~D0（开关拨数）RAM15Q15RAM0Q0CPOE(已接地)CinCyF=0OverF15运算器部件4片2901，1片2902A3~A0B3~B0I8~I6I5~I3I2~I0一片GAL一片GAL2个12位的微型开关SCiSSTSSH24Am2901的控制信号编码I8I7I6I5I4I3I2I1I0000QFFR+SAQ001FS-RAB010BFAR-S0Q011BFFRS0B100BF/2QQ/2FRS0A101BF/2FRSDA110B2FQ2QFRSDQ111B2FFRSD0BQYRS运算器用的GAL20V8的控制信号GAL1：状态寄存器GAL3：进位入、移位入SSTCZVSSCi运算Cn运算Cn000CZVS00加0减1001CyZROVF1501加1减0010内部总线的一位10加C减/C0111ZVS11方波方波1000ZVSSSH左移位右移位101RAM0ZVS000X0X110RAM15ZVS01CXCX111Q0ZVS10Q15/F15CyRAM0RAM0Q0RAM15Q1526作业•阅读：教材第2章•思考：运算器是如何完成算术运算的？•思考：运算器设计中应考虑哪些主要问题？•书面作业：–教材P62第8，9题。