《计算机组成原理》课件第3章运算器和运算方法-3.7.ppt

1、第3章运算器和运算方法3.7实验设计3.7.1PC机中的运算器 x86的计算机中，具有完成数据算术运算和逻辑运算的运算器部件以及记录运算情况的标志寄存器。x86指令系统中具有丰富的算术运算类指令，进行一次数据运算除需将运算结果保存为目的操作数外，通常还会涉及或影响到状态标志。（1）加法和减法类指令ADD/ADC ADD指令实现两个数据的相加，结果返回目的操作数，并根据运算结果置相应的标志位；ADC指令在对两个数据相加之时，当前的进位标志CF也会参加运算，结果返回目的操作数，并根据运算结果置相应的标志位。它们的操作数支持寄存器与立即数、寄存器、存储器间的加减运算，以及存储器与立即数、寄存器间的加

2、减运算。3.7.1PC机中的运算器3.7.1PC机中的运算器（2）逻辑运算指令AND/OR/NOT/XOR 逻辑运算指令包括逻辑与AND、逻辑或OR、逻辑非NOT、逻辑异或XOR指令。3.7.2AEDK实验机的运算器（1）实验机ALU单元构成 运算器由两片74LS181构成8位字长的ALU单元。运算器的2个数据输入端分别由2个74LS374锁存，可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。运算器的数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制，可通过8芯扁平电缆直接连接到数据总线。3.7.2AEDK实验机的运算器3.7.2AEDK实验机的运算器(2）ALU单元的工作原理：输入寄存器DR1的EDR1

3、为低电平并且DR1CK为电平正跳变时，把来自数据总线的数据打入寄存器DR1，同样通过EDR2、DR2CK可把数据打入DR2。算术逻辑运算单元的核心是由2片74LS181组成，它可以对2个8位的二进制数进行算术逻辑运算，74LS181的各种工作方式可通过设置控制信号来实现（S0、S1、S2、S3、M、CN）。当实验者正确设置了74LS181的各个控制信号，74LS181会对DR1、DR2寄存器内的数据进行运算。由于DR1、DR2已经把数据锁存，只要74LS181的控制信号不变，那么74LS181的输出数据也不会改变。输出缓冲器采用三态门74LS244，当控制信号ALU-O0时，74LS244开通

4、，把74LS181的运算结果输出到数据总线；当ALU-O1时，74LS244的输出为高阻。3.7.2AEDK实验机的运算器3.7.3EL实验机的运算器（1）运算器电路 本模块由算术逻辑单元ALU 74181(U7、U8、U9、U10)、暂存器74LS273（U3、U4、U5、U6）、三态门74LS244（U11、U12）和控制电路EP1K10等组成。74181是4位运算器，由4片74181构成16位运算器。三态门74LS244作为输出缓冲，由ALU-G信号控制。ALU-G=0时，三态门打开，输出输入端的数据；ALU-G=1时，三态门关闭，输出呈高阻。74LS273作为2个数据暂存器，其控制信号LDR1和LDR2为高电平时，在T4脉冲的前沿，数据被送入暂存器保存。运算器逻辑结构如图3-27。74181的功能控制条件由S3、S2、S1、S0、M、Cn决定。3.7.3EL实验机的运算器