计算机组成原理实验报告 通用寄存器单元实验
计算机组成原理 实验(一)
计算机组成原理实验(一)实验项目名: 实验台基本模块认识实验实验要求：学习使用计算机组成原理教学实验系统的，认识组成原理实验台上的各个组成部件模块，熟悉各模块的功能、数据通路和使用方法，为后续实验做准备。
实验内容:（1）了解计算机组成原理硬件实验台各模块的组成和功能✶运算器单元- 74LS181(4位并行运算器),输入端74LS373(锁存器),输出端74LS245(三态缓冲器),74LS74(双D触发器)。
✶寄存器组单元– 3片74LS374 作为三个通用寄存器使用，R0、R1、R2 与总线相连。
✶地址寄存器单元– 2片地址锁存器74LS273锁存地址，通过总线将地址送入到该地址寄存器单元，而该地址寄存器与存储器接口相连，用于访问存储器。
✶数据总线单元–显示当前数据总线输出的内容。
✶主存储器单元–由6116 SRAM（4片）存储器作为主存储器，存储实验用机器指令，连接到数据和地址总线上。
✶程序计数器PC– 8位指令地址，使用2片74LS163构成，通过控制信号，可实现PC内容与总线间的交换。
✶指令寄存器单元—使用1片74LS273锁存器锁存当前执行的指令，IR寄存器的一端连接到数据总线上，另一端则连接到微地址单元的地址输入接口，用于寻址控存。
✶时序启停单元—通过输入系统脉冲源，可产生T1~T4四个标准的周期性信号，并且通过按键控制，可产生单次脉冲。
✶微程序电路单元—模拟微程序结构的CU，根据指令的操作码译码后得到的微程序地址，访问系统中的控存6116，取出微指令后，发出相应的微操作控制信号，控制系统中数据的流动及功能器件的动作。
该实验台各模块共有26个微控制信号，其中有7个（BUS-111，BUS-110，Rd-BUS，Rs-BUS,299-BUS,ALU-BUS,PC-BUS）采用译码输出的方式，而剩余的采用直接控制方式输出。
下一条微指令的地址由微指令的低地址（每条微指令长度为32位，其中（26-7）+3（译码）为微操作控制位，其余的为下地址）部分决定。
计算机组成原理实验报告实验232寄存器实验
计算机组成原理实验报告实验232寄存器实验实验目的：1.了解寄存器在计算机中的作用和应用；2.掌握寄存器的基本操作和控制方法；3.学习寄存器的工作原理和内部结构。
实验仪器和材料：1.计算机模拟实验平台；2.VHDL语言编程软件；3.FPGA开发板。
实验原理：寄存器是一种用于存储数据的硬件设备，它通常用于暂时保存和传输计算机中的数据。
在计算机系统中，寄存器可用于存储指令、数据或者地址等信息，其快速的读写速度使得计算机能够高效地进行数据处理和运算。
在本次实验中，我们将设计一个4位寄存器，并实现对该寄存器的读写操作。
该寄存器的位数为4位，即可以存储4位的二进制数据。
通过在FPGA开发板上搭建实验电路，连接到计算机模拟实验平台，可以利用VHDL语言编程实现该寄存器的逻辑功能。
实验步骤：1. 使用VHDL编程软件，创建一个新的工程，并添加寄存器的顶层模块。
创建一个四位宽的输入端input_data，并添加一个时钟输入端clk。
2. 在顶层模块中，将input_data输入到四个触发器模块中。
每个触发器模块使用D触发器，其中D输入端连接到input_data，时钟输入端连接到clk。
触发器的输出端连接到对应的输出端。
3. 添加一个使能端enable，并将其连接到所有的触发器的使能输入端。
设置enable为高电平时，寄存器工作；设置enable为低电平时，寄存器不工作。
4. 添加一个读写控制端rw，并将其连接到一个二选一的多路选择器模块。
该模块的两个输入端分别连接到时钟输入端和输出端，而读写控制端rw作为多路选择器的控制输入端。
多路选择器的输出端连接到所有的触发器的时钟输入端。
5. 添加一个四位宽的输出端output_data，并将其连接到四个触发器的输出端，作为寄存器的输出。
实验结果与分析：通过在计算机模拟实验平台上进行仿真与调试，我们得到了寄存器的实际控制和输出结果。
经过多组实验数据的观察与比较，可以发现寄存器能够实现数据的暂存和传输功能。
计算机组成原理寄存器实验
计算机组成原理寄存器实验
对于计算机组成原理中的寄存器实验，具体操作如下：
1. 打开仿真软件，选择Verilog HDL模块。
2. 设计寄存器模块，包括输入端口（数据、读写、地址）、输出端口（数据）、内部存储器、控制逻辑等。
3. 编写Verilog HDL代码，并进行仿真验证。
4. 制作电路原型，将寄存器模块连接到其他模块中，并进行电路测试。
5. 测试寄存器模块，输入不同的数据和地址，进行读取和写入操作，并验证数据是否正确。
6. 根据实验结果进行调整、优化，并重新进行电路测试和部署。
需要注意的是，寄存器实验需要掌握Verilog HDL基本语法、数字电路原理、以及计算机组成原理相关知识。
在实验过程中，需要注意电路的正确性和稳定性，并严格遵守实验室安全规范。
计算机组成原理实验报告-寄存器实验
千里之行，始于足下。
计算机组成原理实验报告-寄存器实验计算机组成原理实验报告-寄存器实验》一、实验目的本次实验旨在通过设计和实现一个基本的寄存器，加深对计算机组成原理中寄存器的理解，并掌握寄存器在计算机中的应用。
二、实验设备及软件1. 实验设备：计算机2. 实验软件：模拟器软件Mars3. 实验材料：电路图、线缆、元器件三、实验原理寄存器是计算机的一种重要组成部分，用于存储数据和指令。
一个基本的寄存器通常由一组触发器组成，可以存储多个位的信息。
本实验中，我们需要设计一个16位的寄存器。
四、实验步骤1. 确定寄存器的结构和位数：根据实验要求，我们需要设计一个16位的寄存器。
根据设计要求，选择合适的触发器和其他元器件。
2. 组装寄存器电路：根据电路图，将选择好的元器件按照电路图连接起来。
3. 连接电路与计算机：使用线缆将寄存器电路连接到计算机的相应接口上。
4. 编写程序：打开Mars模拟器软件，编写程序来测试寄存器的功能。
可以编写一段简单的程序，将数据写入寄存器并读取出来，以验证寄存器的正确性。
5. 运行程序并测试：将编写好的程序加载到Mars模拟器中，并运行程序，观察寄存器的输出和模拟器的运行结果。
第1页/共3页锲而不舍，金石可镂。
五、实验结果在本次实验中，我们成功设计和实现了一个16位的寄存器，并进行了相关测试。
经过多次测试，寄存器的功能和性能良好，能够准确地存储和读取数据。
六、实验心得通过本次实验，我对寄存器的结构和工作原理有了更深入的了解。
寄存器作为计算机的一种重要组成部分，起着存储和传输数据的作用。
通过实际操作和测试，我更加清楚了寄存器在计算机中的应用和重要性。
在实验过程中，我遇到了一些问题，如电路连接不稳定、程序错误等，但通过仔细检查和调试，最终解决了这些问题。
这次实验也让我深刻体会到了学习计算机组成原理的重要性，只有深入理解原理并通过实践运用，才能真正掌握计算机的工作原理和能力。
通过这个实验，我有了更深入的认识和理解，对计算机组成原理的学习也更加系统和完整。
计算机组成原理实验三寄存器实验
五．结论
使用八位寄存器验证寄存器的存储功能。
报告提交日期
2011-12-15
三．实现方法（含实现思路、程序流程图、实验电路图和源程序列表等）
四．实验结果分析（含执行结果验证、输出显示信息、图形、调试过程中所遇的问题及处理方法等）
当 C=1 时，/CE=0/1 且 AB//AB=1/0 时，灯随着 74LS245 的输入端连接的高低电 平的变化而变化。 当 C=0 时，灯都不会变化。
373 为三态输出的八 D 透明锁存器 Dn LE OE On
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245 是我 们常用的芯片，用来驱 动 led 或者其他的设备，它是 8 路同相三 态双 向总线收发器 ，可双向传输数据。 74LS245 还具有双向三态功 能，既可以输出，也可以输入数 据。
计算机硬件实验室实验报告
课程名称：
姓名
学号
班级
成绩
设备名称及软件环境
实验名称
寄存器实验
一．实验内容
Proteus 7 Professional 实验日期
内容：使用八位寄存器验证寄存器的存储功能。
要求：1.掌握寄存器操作时序。 2.掌握寄存器电路的连接方法。
二．理论分析或算法分析
74LS138 为 3 线－8 线译码器
寄存器实验报告
一、实验目的1. 理解寄存器在计算机系统中的作用和重要性。
2. 掌握通用寄存器组的设计方法和应用。
3. 通过实验，加深对寄存器读写操作的理解。
二、实验原理寄存器是计算机中用于临时存储数据和指令的存储单元，它具有数据存取速度快、容量小、易于控制等特点。
在计算机系统中，寄存器用于存放指令、数据、地址等，是CPU执行指令的重要基础。
三、实验内容1. 通用寄存器组实验（1）实验目的：了解通用寄存器组的用途、结构和工作原理。
（2）实验内容：- 观察通用寄存器组（如AX、BX、CX、DX等）的内部结构；- 学习寄存器读写操作的基本指令（如MOV、ADD、SUB等）；- 通过编程，实现寄存器之间的数据交换和运算。
（3）实验步骤：- 使用C语言编写程序，实现寄存器之间的数据交换和运算；- 在计算机上编译并运行程序，观察实验结果。
2. 移位寄存器实验（1）实验目的：了解移位寄存器的结构、工作原理和应用。
（2）实验内容：- 观察移位寄存器（如74LS194）的内部结构；- 学习移位操作指令（如SHL、SHR等）；- 通过编程，实现数据的串行/并行转换和构成环形计数器。
（3）实验步骤：- 使用C语言编写程序，实现数据的串行/并行转换和构成环形计数器；- 在计算机上编译并运行程序，观察实验结果。
3. 寄存器仿真实验（1）实验目的：通过仿真软件，加深对寄存器读写操作的理解。
（2）实验内容：- 使用Proteus仿真软件，搭建寄存器实验电路；- 观察寄存器读写操作时，内部信号的变化；- 分析实验结果，验证寄存器读写操作的正确性。
（3）实验步骤：- 在Proteus软件中搭建寄存器实验电路；- 编写测试程序，观察寄存器读写操作时，内部信号的变化；- 分析实验结果，验证寄存器读写操作的正确性。
四、实验结果与分析1. 通用寄存器组实验通过实验，我们了解了通用寄存器组的结构和工作原理，掌握了寄存器读写操作的基本指令。
实验结果表明，寄存器读写操作可以有效地提高程序执行速度。
计算机组成原理实验(TEC-6)
【实验步骤】
3．以下是加法、减法实 验步骤
⑴设置操作模式为加法、减法实验
按一次复位按钮 CLR，微地址指示灯µA5—µA0 显示 20H。将操作模式开关设置为 SWC=1、
SWB=0、SWA=0，准备进入加法、减法实验。按一次 QD 按钮，产生一组时序信号 T1、T2、T3，
进入下一步。
⑵设置数 A
【实验分析】 1．为什么在 A 总线上出现数据 A、在 B 总线上出现数据 B 后，在数据总线 DBUS 上能够直接
观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到？
• 感谢阅读
图2-2,运算器实验的电路图。
• 在TEC-6模型计算机中，寄存器组由4个寄存器R0（U50）、R1（U51）、R2（U45）、R3（U46）以及2个三3输入正与门组成 （U33和U38）。4个寄存器R0、R1、R2和R3都是74LS374。R0是累加器，它的输出通过A总线送运算器的A端口；R1、R2和R3 是通用寄存器，它们的输出通过B总线送运算器的B端口。R0、R1、R2和R3从数据总线DBUS接收数据。
示灯 D7—D0 显示运算结果 A+B。按一次 QD 按钮，进入下一步。
⑸进行减法运算 微地址指示灯显示 26H。这时指示灯 C（红色）显示加法运算得到的进位 C，指示灯 Z （绿色）显示加法运算得到的结果为 0 信号。信号 SEL1=0、SEL0=1，指示将 R1 中的数据送 B 总线。信号 M=0、S3=0、S2=1、S1=1、S0=0，指示进行减法运算。ALUBUS=1，指示将运算 数据结果送数据总线 DBUS。信号 LDC=1，指示将运算后得到的进位 C 保存；信号 LDZ=1，指 示将运算后得到的结果为 0 标志保存。这时 A 总线指示灯 A7—A0 显示被减数 A，B 总线指示 灯显示减数 B，数据总线 DBUS 指示灯 D7—D0 显示运算结果 A-B。按一次 QD 按钮，进入下一 步。
计算机组成原理通用寄存器实验
由图 7-2-1，令 SW-B=1，CE=0，CBA=000，LDR0=1，数据开关置为 00000001，将数据置入寄存
器 R0 中，再将数据开关置为 10000000，令 LDR0=0，LDR1=1，将数据置入寄存器 R1 中，这是
通用寄存器的写入原理。
由 7-2-1 和表 7-2-1，改变 CBA 的状态，分别选择通用寄存器 R0、R1、R2，读出 R0、R1、R2
1通用寄存器的写入2通用寄存器的读出置cba100由表721知数据总线单元显示r0中的数据cba101时数据总线单元显示r1中的数据cba110时数据总线单元显示r2中的数据是随机的因为之前并未向r2中置数五实验总结实验写入读出都正常数据开关00000001在缓冲输入单元拨动数据开关相应的灯亮向相应单元置入此数据寄存器r000000001ldr01ldr10ldr20ldr0是寄存器r0的控制端此时ldr0表明要将数据总线上的数据送到寄存器r0按单步键后寄存器组的r0位置显示数据开关输入的数据01数据开关10000000在缓冲输入单元拨动数据开关相应应单元置入此数据数据总线显示输入的数据80寄存器r110000000ldr00ldr11ldr20ldr1是寄存器r1的控制端此时ldr1的灯亮表明要将数据总线上的数据送到寄存器r1中按单步键后寄存位置显示数据开关输入的数据80三态门cba000ce0swb1cba的状态从000111此时cba为000灯均不亮表示数据开关送总线ce为存储器控制端此时为0灯不亮表示进行的操作与存储器无关swb是数据送总线此时为1表示将灯亮表示将数据开关的00000001
图案的插孔（注：Dais-CMH 的时钟信号已作内部连接）。
四、实验内容及结分析
(一)通用寄存器的写入 拨动二进制数据开关向 R0 和 R1 寄存器置数，具体操作步骤如下：
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西华大学数学与计算机学院实验报告
课程名称：计算机组成原理年级：2011级实验成绩：
指导教师：祝昌宇姓名：蒋俊
实验名称：通用寄存器单元实验学号：312011*********实验日期：2013-12-15
一、目的
1.了解通用寄存器的组成和硬件电路
2. 利用通用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能
二、实验原理
（1）寄存器实验构成
1、通用寄存器由2片GAL构成8位字长的寄存器单元。
8芯插座RA-IN作为数据输入端，可通过端8芯扁平电缆，把数据数据输入端连接到数据总线上。
2、数据输出由一片74LS244（输出缓冲器）来控制。
用8芯插座RA-OUT作为数据输出端，可通过端8芯扁平电缆，把数据数据输出端连接到数据总线上。
3、判零和进位电路由1片GAL、1片7474和一些常规芯片组成，用2个LED（ZD、CY）发光管分别显示其状态。
（2）通用寄存器单元的工作原理
通用寄存器的核心部件为2片GAL，它具有锁存、左移、右移、保存等功能。
各个功能都由X1、X2信号和工作脉冲RACK来决定。
当置ERA=0、X0=1、X1=1，RACK有上升沿时，把总线上的数据打入通用寄存器。
可通过设置X1、X0来指定通用寄存器工作方式，通用寄存器的输出端Q0~Q7接入判零电路。
LED（ZD）亮时，表示当前通用寄存器内数据为0。
输出缓冲器采用74LS244，当控制信号RA-O为低时，74LS244开通，把通用寄存器内容输出到总线；当控制信号RA-O为高时，74LS244的输出为高阻。
图1 通用寄存器原理图
三、使用环境
计算机组成原理实验箱
四、实验步骤
（一）数据输入通用寄存器
1．把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上二进制开关单元中的J1插座相连（对应二进制开关H16~H23），把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。
2．把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-0、M接入二进制拨动开关。
请按下表接线。
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5．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。
$ 此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7显示为42H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。
（二）寄存器内容无进位位左移
1．把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
2
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4．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值左移。
$ 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为84H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED)灯灭。
5．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7显示为09H。
若一直按PLS1，在总线上看见数据循环左移的现象。
（三）寄存器内容无进位位右移
1．把42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。
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4．按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器的值右移。
此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7显示为21H。
由于通用寄存器内容不为0，所以ZD (LED) 灯灭。
按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7显示为90H。
若一直按PLS1，在总线上看见数据循环右移的现象。
五、总结
通过本次实验，我了解了通用寄存器的组成和硬件电路，并掌握利用寄存器实现数据的置数、左移、右移等功能，更加熟悉了实验箱的操作。
在和同学的合作下成功的完成了实验。