計算機(jī)組成原理--實驗三-進(jìn)位與判零控制實驗

1、實驗三 進(jìn)位與判零控制實驗一、 實驗?zāi)康模?） 掌握運算器標(biāo)志位產(chǎn)生的方法。（2） 通過實驗從實際電路中觀察標(biāo)志位產(chǎn)生的過程。二、 實驗原理1. 標(biāo)志概念進(jìn)位與判零實驗是算數(shù)邏輯運算實驗的繼續(xù)和擴(kuò)充，實驗二沒有涉及到標(biāo)志位，而實際的算術(shù)邏輯運算部件（CPU的主要構(gòu)成部分）標(biāo)志位是很重要的，它與輸出值F7-F0一樣是一種運算結(jié)果。如經(jīng)典的8086CPU有進(jìn)位標(biāo)志CF、奇偶校驗標(biāo)志PF、結(jié)果為零標(biāo)志ZF、符號標(biāo)志SF、數(shù)據(jù)溢出標(biāo)志OF等9種標(biāo)志。32位的奔騰CPU有多達(dá)18中標(biāo)志。本實驗將驗證進(jìn)位、結(jié)果判零兩種標(biāo)志的產(chǎn)生機(jī)理。進(jìn)位標(biāo)志CY有許多用途，例如當(dāng)計算機(jī)的數(shù)據(jù)大于算數(shù)邏輯運算部件數(shù)據(jù)位時，

2、需把數(shù)據(jù)分成多端進(jìn)而從低到高逐段進(jìn)行處理，低段的進(jìn)位標(biāo)志CY作為運算結(jié)果需要保存，并作為高段的輸入數(shù)據(jù)參與運算。利用進(jìn)位標(biāo)志CY可比較兩個數(shù)據(jù)大小，把第一個數(shù)據(jù)減去第二個數(shù)據(jù)，若第一個數(shù)據(jù)大于第二個數(shù)據(jù)，不會產(chǎn)生借位，進(jìn)位標(biāo)志CY為“0”；若第一個數(shù)據(jù)小于第二個數(shù)據(jù)，則會產(chǎn)生借位，進(jìn)位標(biāo)志CY為“1”.同樣，判零標(biāo)志ZI也有特定的用途，例如判斷兩個數(shù)據(jù)是否相等，可對兩個數(shù)進(jìn)行減法操作，若結(jié)果為零，意味著兩個數(shù)相等，判零標(biāo)志ZI=“1”；若結(jié)果不為零，意味著兩個數(shù)不等，判零標(biāo)志Z1 = “0”。比較兩個數(shù)，對其進(jìn)行減法操作，綜合判斷進(jìn)位 標(biāo)志CY和判零標(biāo)志ZI，可確定兩個數(shù)之間的關(guān)系是大于、小于

3、還是等于。表2 - 3是加法 操作時產(chǎn)生典型進(jìn)位標(biāo)志和判零標(biāo)志的一組數(shù)據(jù)。表2-3典型進(jìn)位標(biāo)志和判零標(biāo)志的生產(chǎn)事例第一組數(shù)據(jù)第二組數(shù)據(jù)加法操作的結(jié)果數(shù)據(jù)判零標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志1000010001000100110010001100100001001100000101000111001000001110000000000011000000000000000000000000102. 用于標(biāo)志產(chǎn)生的信號說明本實驗所用的實驗電路邏輯與實驗二相同，見圖2-4,在圖的左上角有4個方框，它們 分別是算術(shù)運算時進(jìn)位判別電路、判零電路、進(jìn)位標(biāo)志CY顯示電路和判零標(biāo)志ZI顯示電路。進(jìn)位標(biāo)志僅僅在算術(shù)運算操作時產(chǎn)生；判

4、零標(biāo)志除了在算術(shù)運算操作時產(chǎn)生外，在邏輯運算操作時也會產(chǎn)生。在進(jìn)行進(jìn)位與判零實驗時使用的信號含義說明如下：(1)T4:判斷CY、ZI標(biāo)志的時序脈沖,這個信號在微指令控制區(qū)。(2):清除CY、ZI標(biāo)志的控制信號，此信號與實驗臺右下角的 開關(guān)在實驗臺 內(nèi)部已連接好。(3):帶低端進(jìn)位輸人的進(jìn)位標(biāo)志CY產(chǎn)生控制端。(4):不帶低端進(jìn)位輸人的進(jìn)位標(biāo)志CY產(chǎn)生控制端這些信號進(jìn)行標(biāo)志判斷的過程是：先由 清除CY、ZI標(biāo)志，然后選擇好信號或 信號，用有意義的兩個操作數(shù)做適當(dāng)?shù)牟僮?，然后由T4脈沖判斷相應(yīng)的CY、ZI標(biāo) 志并點亮指示燈。反復(fù)進(jìn)行h述的過程，變換不同數(shù)據(jù)驗證各種情況下的CY、ZI標(biāo)志。三、 實驗

5、過程1. 連線(1)連接實驗一(輸人、輸出實驗)的全部連線。(2)連接實驗二(算術(shù)邏輯運算實驗）的全部連線。(3)按實驗邏輯原理圖新連接、:和T4 3根連線。2. 實驗操作過程(1)把有關(guān)的手動控制開關(guān)全部撥到高電位，處于無效狀態(tài)(2) 撥動一下開關(guān)，即實現(xiàn)“1-0-1”，產(chǎn)生一個清除脈沖，清除可能存在的CY、ZI標(biāo)志顯示。(3)按照實驗二的操作過程送人第一操作數(shù)據(jù)和第二操作數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要能產(chǎn)生有意義的CY、ZI標(biāo)志。(4)按表2-1確定74LS181操作模式。即確定S3-S0和M。注意在算術(shù)運算和邏輯運算的情況下都能產(chǎn)生ZI標(biāo)志，但只有算術(shù)運算才能產(chǎn)生CY標(biāo)志。(5)撥好 或 ，不能把二者同時

6、撥下。(6)觀察總線上的結(jié)果數(shù)據(jù)，與預(yù)料中的結(jié)果相比較。(7)按動“START”按鈕，發(fā)T4脈沖，這時CY、ZI標(biāo)志就顯示在指示燈上，與預(yù)料屮的CY、ZI標(biāo)志相比較。變換不同的數(shù)據(jù)重復(fù)上述過程，但是要有意識地選擇第一操作數(shù)據(jù)和第二操作數(shù)據(jù)使之能產(chǎn)生符合實驗要求的CY進(jìn)位標(biāo)志和ZI判零標(biāo)志。表2-3中是典型的實驗數(shù)據(jù)，可直接利用這組數(shù)據(jù)進(jìn)行實驗，也可參考這些數(shù)據(jù)己設(shè)計實驗數(shù)據(jù)。3. 把算術(shù)加操作變成算術(shù)減操作，再配以相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)重復(fù)上述過程4. 在實驗過程中總結(jié)的作用5. 把算術(shù)操作變成邏輯操作，再配以相應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)重復(fù)上述過程6. 試驗?zāi)芊裼秘?fù)的KKI脈沖倍號代替T4信號四、 結(jié)果與總結(jié)(1

7、)實驗中把實驗少驟用時流程圖（類似于程序流程圖）的形式表示出來。(2)分析實驗中出現(xiàn)的問題，總結(jié)解決問題的方法和過程。比如分析一下為什么只有算術(shù)運算有CY進(jìn)位標(biāo)志，而邏輯運算則沒有CY進(jìn)位標(biāo)志？(3)給定進(jìn)位標(biāo)志CY、判零標(biāo)志ZI,規(guī)定操作方式，找出能產(chǎn)生這種運算結(jié)果的操作數(shù)DA1、DA2，操作方式碼S3-S0、M、Cn的值（或值）。并填人表2-4中。CYZI操作方式DA1DA2S3-S0MCn00算術(shù)加000000001111111110010101算術(shù)加000000000000000010010110算術(shù)加110011110000111110010111算術(shù)加111111110000000110010100算術(shù)減111111111111111001100001算術(shù)減111111111111111101100010算術(shù)減100000001100000001100011算術(shù)減00000000FFFFFFFF011001X0邏輯與00001111000011111011 1XX1邏輯與000000001111111110111XX0邏輯或000000111111000011101XX1