计算机组成原理--实验三 进位与判零控制实验.docx

实验三 进位与判零控制实验一、实验目的（1）掌握运算器标志位产生的方法2）通过实验从实际电路中观察标志位产生的过程二、实验原理1.标志概念进位与判零实验是算数逻辑运算实验的继续和扩充，实验二没有涉及到标志位，而实际的算术逻辑运算部件（CPU 的主要构成部分）标志位是很重要的，它与输出值 F7-F0 一样是一种运算结果如经典的 8086CPU 有进位标志 CF、奇偶校验标志 PF、结果为零标志 ZF、符号标志 SF、数据溢出标志 OF 等 9 种标志32 位的奔腾 CPU 有多达 18 中标志本实验将验证进位、结果判零两种标志的产生机理进位标志 CY 有许多用途，例如当计算机的数据大于算数逻辑运算部件数据位时，需把数据分成多端进而从低到高逐段进行处理，低段的进位标志 CY 作为运算结果需要保存，并作为高段的输入数据参与运算利用进位标志 CY 可比较两个数据大小，把第一个数据减去第二个数据，若第一个数据大于第二个数据，不会产生借位，进位标志 CY 为“0” ；若第一个数据小于第二个数据，则会产生借位，进位标志 CY 为“1”.同样，判零标志 ZI 也有特定的用途，例如判断两个数据是否相等，可对两个数进行减法操作，若结果为零，意味着两个数相等，判零标志 ZI=“1”；若结果不为零，意味着两个数不等，判零标志 Z1 = “0”。

比较两个数，对其进行减法操作，综合判断进位 标志 CY 和判零标志 ZI，可确定两个数之间的关系是大于、小于还是等于表2 - 3 是加法 操作时产生典型进位标志和判零标志的一组数据表 2-3 典型进位标志和判零标志的生产事例第一组数据 第二组数据 加法操作的 结果数据 判零标志 进位标志100001 00010001 00110010 0 011001000 01001100 00010100 0 111001000 00111000 00000000 1 100000000 00000000 00000000 1 02.用于标志产生的信号说明本实验所用的实验电路逻辑与实验二相同，见图 2-4,在图的左上角有 4 个方框，它们 分别是算术运算时进位判别电路、判零电路、进位标志 CY 显示电路和判零标志 ZI 显示电路进位标志仅仅在算术运算操作时产生；判零标志除了在算术运算操作时产生外，在逻辑运算操作时也会产生在进行进位与判零实验时使用的信号含义说明如下：(1)T4:判断 CY、ZI 标志的时序脉冲 ,这个信号在微指令控制区2):清除 CY、ZI 标志的控制信号，此信号与实验台右下角的 开关在实验台 内部已连接好。

3):带低端进位输人的进位标志 CY 产生控制端4):不带低端进位输人的进位标志 CY 产生控制端这些信号进行标志判断的过程是：先由 清除 CY、ZI 标志，然后选择好信号或 信号，用有意义的两个操作数做适当的操作，然后由 T4 脉冲判断相应的CY、ZI 标 志并点亮指示灯反复进行 h 述的过程，变换不同数据验证各种情况下的 CY、ZI 标志三、实验过程1.连线(1) 连接实验一(输人、输出实验)的全部连线2) 连接实验二(算术逻辑运算实验）的全部连线3) 按实验逻辑原理图新连接、:和 T4 3 根连线2.实验操作过程(1) 把有关的手动控制开关全部拨到高电位，处于无效状态(2) 拨动一下开关，即实现“1-0-1” ，产生一个清除脉冲，清除可能存在的 CY、 ZI 标志显示3) 按照实验二的操作过程送人第一操作数据和第二操作数据，数据要能产生有意义的 CY、ZI 标志4) 按表 2-1 确定 74LS181 操作模式即确定 S3-S0 和 M注意在算术运算和逻辑运算的情况下都能产生 ZI 标志，但只有算术运算才能产生 CY 标志5)拨好 或 ，不能把二者同时拨下6)观察总线上的结果数据，与预料中的结果相比较。

7)按动“START”按钮，发 T4 脉冲，这时 CY、ZI 标志就显示在指示灯上，与预料中的 CY、ZI 标志相比较变换不同的数据重复上述过程，但是要有意识地选择第一操作数据和第二操作数据使之能产生符合实验要求的 CY 进位标志和 ZI 判零标志表 2-3 中是典型的实验数据，可直接利用这组数据进行实验，也可参考这些数据己设计实验数据3.把算术加操作变成算术减操作，再配以相应的实验数据重复上述过程4.在实验过程中总结的作用5.把算术操作变成逻辑操作，再配以相应的实验数据重复上述过程6.试验能否用负的 KKI 脉冲倍号代替 T4 信号四、结果与总结(1)实验中把实验少骤用时流程图（类似于程序流程图）的形式表示出来2)分析实验中出现的问题，总结解决问题的方法和过程比如分析一下为什么只有算术运算有 CY 进位标志，而逻辑运算则没有 CY 进位标志？(3)给定进位标志 CY、判零标志 ZI,规定操作方式，找出能产生这种运算结果的操作数 DA1、DA2，操作方式码 S3-S0、M、 Cn 的值（或 值） CyN/n并填人表 2-4 中CY ZI 操作方式 DA1 DA2 S3-S0 M Cn0 0 　算术加 00000000　 11111111　 1001　 0　 1　0 1 　算术加 00000000　 00000000　 1001　 0　 1　1 0 　算术加 11001111　 00001111　 1001　 0　 11 1 算术加 11111111　 00000001　 1001　 0　 1　0 0 　算术减 11111111　 11111110 0110　 0　 0　0 1 　算术减 11111111　 11111111　 0110　 0　 0　1 0 　算术减 10000000　 11000000　 0110　 0　 0　1 1 算术减 00000000　 FFFFFFFF　 0110　 0　 1　X 0 　逻辑与 00001111　 00001111　 1011　 1 X　X 1 　逻辑与 00000000 11111111　 1011 1 XX 0 逻辑或 00000011　 11110000　 1110　 1　 X　X 1 　逻辑或 00000000　 00000000　 1110　 1　 X　X 0 　逻辑异 或 00011000　 11100111　 0110　 1　 X　X 1 　逻辑异 或 00011000　 00011000　 0110　 1　 XX 0 　逻辑非 X　 01010101　 0000　 1　 X　X 1 　逻辑非 11111111　 X　 0000　 1　 X　。