计算机组成原理--实验三-进位与判零控制实验

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000111102. 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，与预料屮的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）。并填人表2-4中。CYZI操作方式DA1DA2S3-S0MCn00算术加10010101算术加10010110算术加10010111算术加10010100算术减01100001算术减01100010算术减01100011算术减FFF