寄存器及数据输出实验
计算机组成原理实验报告 通用寄存器单元实验
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。
计算机组成原理--实验报告
实验一寄存器实验实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验要求：利用CPTH 实验仪上的K16..K23 开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
实验电路：寄存器的作用是用于保存数据的CPTH 用74HC574 来构成寄存器。
74HC574 的功能如下：- 1 -实验1：A，W 寄存器实验原理图寄存器A原理图寄存器W 原理图连接线表：- 2 -系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。
在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述．将55H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据55H置控制信号为：按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A寄存器。
放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
将66H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H- 3 -置控制信号为：按住STEP脉冲键，CK由高变低，这时寄存器W 的黄色选择指示灯亮，表明选择W寄存器。
放开STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据66H 被写入W 寄存器。
注意观察：１．数据是在放开STEP键后改变的，也就是CK的上升沿数据被打入。
２．WEN，AEN为高时，即使CK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。
实验2：R0，R1，R2，R3 寄存器实验连接线表- 4 -将11H、22H、33H、44H写入R0、R1、R2、R3寄存器将二进制开关K23-K16，置数据分别为11H、22H、33H、44H置控制信号为：K11、K10为10，K1、k0分别为00、01、10、11并分别按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R0、R1\R2\R3 的黄色选择指示灯分别亮，放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据被写入寄存器。
计算机组成原理实验三数据输出移位门
1
R-OE 右
(1) 按照下表 0 1 移门
连接线。
1
L-OE 左
1 0 移门
1
没有输
11 出
连信 接 接 号孔 入孔
作用
状态说明
J
J
将 K23-K26 接
实验模式：手
1
1 座 3 座 入 DBUS[7:0]
动
X
K
寄存器输出选
2
0
5
择
X
K
寄存器输出选
3
1
6
择
X
K
寄存器输出选
4
2
7
择
A
K
5
EN 3
分析 首先设置手动模式：按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"手动状态。 系统清零 K23-K16 开关置零，按[RST]钮。将 55H 写入 A 寄存器，二进 制开关 K23-K16 依次置为：01010101，控制信号 K3，K2，K1，KO 依次为：0111。按住 STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器 A 的黄色选择指示灯亮，表明选择 A 寄 存器。放开 STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据 55H 被写入 A
据总线 DBUS 上；观察移位门输出结果。
2、实验电路
CPTH 中有 7 个寄存器可以向数据总线输出数据，但在某一特定时刻
只能有一个寄存器输出数据，由 X2，X1，X0 决定那一个寄存器输出数据 ，
下表是 X2，X1，X0 与各个寄存器的关系表。图 8 是总线上的 7 个寄存器的
控制端原理图。
X
输出寄
寄存器。S2S1S0=111 时运算器结果为寄存器 A 内容。
寄存器及数据输出实验
EMRD
K3
EM存储器读能
低电平有效
6
IRCK
CLOCK
µPC工作脉冲
上升沿打入
1、µPC加一实验
设置控制信号为：
K3(EMRD)
K2(EMWR)
K1(EMEN)
K0(IREN)
按一次CLOCK一次，CLOCK产生一个上升沿，µPC的输出数据被加一。
2、µPC预置数据实验
用二进制开关K23~K16将数据送到数据总线（DBUS），置数据??H
四、思考题
寄存器
1、AEN、WEN同时为高电平或同时为低电平时，给出CLOCK上升沿，会有什么结果？并解释之
AEN WEN同时为低电平时A W寄存器同时写入数据AEN WEN同时为高电平时A W寄存器都不写入数据
有图可知AEN WEN分别与CK相连进行或运算，CLOCK上升沿时同进同不进
2、寄存器组的数据读出与CLOCK脉冲是否有关系？由此说明寄存器的数据打入与读出在控制上的差别。
MAROE、MAREN、STEN、OUTEN为MAR、ST、OUT寄存器控制信号。
MAROE：控制MAR内容是否输出到ABUS。
MAREN、STEN、OUTEN分别控制DBUS中数据写入寄存器的选定。011--MAR、101--ST、110--OUT。
计数器
1、请叙述程序计数器PC、微程序计数器µPC工作原理，两者在预置条件上有何区别？
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
0
液晶显示为：55
读R1：
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
1
cpth寄存器实验原理
cpth寄存器实验原理CPTH寄存器是一种常用的寄存器，用于存储和传输数据。
它在数字电路和计算机系统中起着重要的作用。
本文将介绍CPTH寄存器的实验原理及其应用。
CPTH寄存器是由四个单独的触发器组成的，每个触发器都有一个时钟输入端和一个数据输入端。
它们可以被串联连接在一起，形成一个CPTH寄存器。
CPTH寄存器的输出是由其中一个触发器的输出决定的，这个输出称为寄存器的“当前状态”。
在实验中，我们将使用逻辑门和时钟信号来控制CPTH寄存器的工作。
首先，将逻辑门连接到寄存器的数据输入端，以便输入数据。
然后，通过时钟信号来控制触发器的状态转换。
当时钟信号的边沿到达时，触发器会根据输入数据的值更新自身的状态。
最后，通过触发器的输出端获取寄存器的当前状态。
实验中，我们可以通过改变输入数据和时钟信号的频率来观察CPTH 寄存器的工作原理。
当输入数据发生变化时，寄存器会根据时钟信号的边沿更新自己的状态，并将新的状态输出。
通过观察输出结果，我们可以了解到CPTH寄存器是如何存储和传输数据的。
CPTH寄存器在实际应用中具有广泛的用途。
它可以用于存储临时数据，以便在计算机系统中进行运算。
此外，CPTH寄存器还可以用于数据传输和通信。
例如，在串行通信中，CPTH寄存器可以用来接收和发送数据，以实现数据的传输和同步。
除了存储和传输数据，CPTH寄存器还可以用于状态控制和时序处理。
通过改变寄存器的输入数据和时钟信号，我们可以控制系统的状态和时序，以实现各种功能和操作。
例如，在数字电路中，CPTH寄存器可以用来实现计数器和状态机等电路。
总结起来，CPTH寄存器是一种常用的寄存器，用于存储和传输数据。
通过实验可以了解到它的工作原理和应用。
它在数字电路和计算机系统中起着重要的作用，可以用于存储临时数据、数据传输、状态控制和时序处理等功能。
掌握CPTH寄存器的原理和应用对于理解和设计数字电路和计算机系统是非常重要的。
希望本文对读者有所帮助。
计算机寄存器实验报告
一、实验目的1. 理解计算机寄存器的概念、作用和分类；2. 掌握寄存器在计算机系统中的基本操作；3. 熟悉寄存器的控制信号及其工作原理；4. 培养实验操作能力和分析问题能力。
二、实验环境1. 实验设备：计算机组成原理实验箱、计算机、Proteus仿真软件；2. 实验软件：Proteus仿真软件、模型机仿真软件；3. 实验环境：实验室。
三、实验内容1. 寄存器基本概念及分类；2. 寄存器操作实验；3. 寄存器控制信号实验；4. 寄存器在计算机系统中的应用实验。
四、实验步骤1. 寄存器基本概念及分类实验（1）打开Proteus仿真软件，创建一个新的项目；（2）在项目中选择计算机组成原理实验箱中的寄存器模块；（3）观察寄存器的结构，了解寄存器的分类（如累加器、寄存器组、地址寄存器等）；（4）总结寄存器的作用，如暂存数据、控制指令等。
2. 寄存器操作实验（1）在Proteus仿真软件中，搭建一个简单的寄存器操作电路；（2）设置输入数据，观察寄存器的输出；（3）通过改变输入数据，验证寄存器的存储功能；（4）总结寄存器操作的基本步骤。
3. 寄存器控制信号实验（1）在Proteus仿真软件中，搭建一个包含控制信号的寄存器电路；（2）观察控制信号对寄存器操作的影响；（3）通过改变控制信号，验证寄存器的读写功能；（4）总结寄存器控制信号的作用和意义。
4. 寄存器在计算机系统中的应用实验（1）在Proteus仿真软件中，搭建一个简单的计算机系统电路；（2）观察寄存器在计算机系统中的操作过程；（3）分析寄存器在计算机系统中的作用，如数据暂存、指令控制等；（4）总结寄存器在计算机系统中的应用。
五、实验结果与分析1. 通过实验，掌握了寄存器的基本概念、作用和分类；2. 熟悉了寄存器的操作过程，包括输入、输出、读写等；3. 了解寄存器控制信号的作用，以及它们对寄存器操作的影响；4. 分析了寄存器在计算机系统中的应用，如数据暂存、指令控制等。
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。
试验一_寄存器试验
1实验一：寄存器实验实验要求：利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS 的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A ，工作寄存器W ，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR ，堆栈寄存器ST ，输出寄存器OUT 。
实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验说明： 寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部寄存器是8位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。
COP2000用74HC574来构成寄存器。
74HC574的功能如下：1. 在CLK 的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中74HC574工作波形图第一部分：A，W寄存器实验寄存器A原理图寄存器W原理图寄存器A，W写工作波形图连接线表- 2 -将22H写入A寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据22H置控制信号为：由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A 寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入A寄存器。
将33H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据33H置控制信号为：按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W 寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据33H被写入W寄存器。
体会：１．数据是在放开CLOCK键后改变的，也就是CLOCK的上升沿数据被打入。
２．WEN，AEN为高时，即使CLOCK有上升沿，寄存器的数据也不会改变。
第二部分：R0，R1，R2，R3寄存器实验3- 4 -寄存器R 原理图寄存器R 写工作波形图连接线表将33H 写入R0寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据33HR0寄存器。
放开CLOCK 键，CLOCK 由低变高，产生一个上升沿，数据33H 被写入R0寄存器。
计算机组成原理实验报告
实验1 通用寄存器实验一、实验目的1.熟悉通用寄存器的数据通路。
2.了解通用寄存器的构成和运用.二、实验要求掌握通用寄存器R3~R0的读写操作.三、实验原理实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。
由四片8位字长的74LS574组成R1 R0（CX）、R3 R2（DX）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通控制。
RWR为寄存器数据写入使能，DI、OP为目的寄存器写选通。
DRCK信号为寄存器组打入脉冲，上升沿有效.准双向I/O输入输出端口用于置数操作,经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图2—3-3 通用寄存器数据通路四、实验内容1.实验连线连线信号孔接入孔作用有效电平2.寄存器的读写操作①目的通路当RWR=0时，由DI、OP编码产生目的寄存器地址，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”目的编码②通用寄存器的写入通过“I/O输入输出单元”向R0、R1寄存器分别置数11h、22h，操作步骤如下：通过“I/O输入输出单元”向R2、R3寄存器分别置数33h、44h，操作步骤如下：③源通路当X2~X0=001时，由SI、XP编码产生源寄存器，详见下表.通用寄存器“手动／搭接”源编码④ 通用寄存器的读出关闭写使能，令K18（RWR ）=1，按下流程分别读R0、R1、R2、R3。
五、实验心得通过这个实验让我清晰的了解了通用寄存器的构成以及通用寄存器是如何运用的，并且熟悉了通用寄存器的数据通路，而且还深刻的掌握了通用寄存器R3~R0的读写操作。
实验2 运算器实验一、实验目的掌握八位运算器的数据传输格式,验证运算功能发生器及进位控制的组合功能.二、实验要求完成算术、逻辑、移位运算实验，熟悉ALU 运算控制位的运用.三、实验原理实验中所用的运算器数据通路如图2-3—1所示。
ALU 运算器由CPLD 描述。
运算器的输出FUN 经过74LS245三态门与数据总线相连,运算源寄存器A 和暂存器B 的数据输入端分别由2个74LS574锁存器锁存，锁存器的输入端与数据总线相连，准双向I/O 输入输出端口用来给出参与运算的数据，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
组成原理实验一寄存器实验
组成原理实验一寄存器实验组成原理实验一寄存器实验一、实验目的1.深入理解寄存器的工作原理；2.掌握寄存器的使用方法；3.学习通过寄存器实现数据的存储和传输。
二、实验设备1.微处理器开发板；2.示波器；3.逻辑分析仪；4.编程器。
三、实验原理寄存器是计算机组成中的重要部件，主要用于暂时存储数据或指令。
根据功能不同，寄存器可分为输入寄存器、输出寄存器、指令寄存器和数据寄存器等。
在本实验中，我们将通过一个简单的四位寄存器来深入了解寄存器的工作原理。
四、实验步骤1.按照实验要求准备实验设备，并将微处理器的所有引脚通过编程器设置成输入或输出状态；2.将四位寄存器的输入引脚连接到微处理器的四个输入引脚上，将输出引脚连接到微处理器的四个输出引脚上；3.将一个周期性的方波信号加到四位寄存器的时钟引脚上，同时使用示波器观测输入引脚和输出引脚的波形；4.改变四位寄存器的输入值，并观察输出值的变化情况；5.重复步骤3和4，进一步验证四位寄存器的工作原理。
五、实验结果及分析1.在时钟信号的上升沿到达时，四位寄存器的输入值会被锁存到寄存器中，并在输出端显示出来。
因此，通过改变输入值，就可以实现数据的存储和传输；2.在一个工作周期内，只有在时钟信号的上升沿到达时，输入值才会被锁存到寄存器中。
在其他时间，输入值的变化不会影响到寄存器中的值。
因此，寄存器具有记忆功能。
六、实验总结本次实验通过四位寄存器，让我们更深入地了解了寄存器的工作原理和使用方法。
通过观测输入和输出波形的变化，我们验证了寄存器在数据存储和传输方面的重要作用。
同时，我们也掌握了如何通过编程器设置微处理器的引脚状态以及如何使用示波器和逻辑分析仪观测和分析实验波形。
本实验结果和预期相符，成功达到了教学目的。
七、思考题与实验改进意见1.在本实验中，我们使用的寄存器是静态寄存器，也就是只有在时钟信号的上升沿到达时才能进行数据的锁存。
那么，如果使用动态寄存器，是否还能保证数据的稳定性和可靠性呢？请同学们课下自行查阅相关资料进行了解。
计算机组成原理 实验3
实验3通用寄存器实验一、实验目的1.熟悉通用寄存器的数据通路。
2.掌握通用寄存器的构成和运用。
二、实验要求在掌握了AX、BX运算寄存器的读写操作后，继续完成CX、DX通用寄存器的数据写入与读出。
三、实验原理实验中所用的通用寄存器数据通路如下图所示。
由四片8位字长的74LS574组成CX（R1 R0）、DX（R3 R2）通用寄存器组。
图中X2 X1 X0定义输出选通使能，SI、XP控制位为源选通选择。
RXW为寄存器数据写入使能，OP、DI为目的寄存器选择。
DRCK信号为寄存器写脉冲，下降沿有效。
准双向I/O输入输出端口用于置数操作，经2片74LS245三态门与数据总线相连。
图2-3-3通用寄存器数据通路四、实验内容五、实验过程 & 实验结果1.寄存器组写操作(1)(2)寄存器组的字写入通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CX写入2211h，操作步骤如下：按【单拍】按钮通过“I/O单元”把DX的地址02打入IR，然后向DX写入4433h，操作步按【单拍】按钮(3)寄存器组的字节写入通过“I/O单元”把CX的地址00打入IR，然后向CL写入55h，操作步骤按【单拍】按钮按【单拍】按钮K21 K16 K2=000 K21 K6 K2=111在IR保持为“XX00”的条件下，可省略打地址环节，按下流程向CH写入AAh2.寄存器读操作(1)(2)寄存器组字读(3)寄存器组字节读CH。
K7=1K10~K6=00101准双向I/O口实验一、实验目的熟悉与了解准双向I/O口的构成原理。
二、实验要求掌握准双向I/O口的输入／输出特性的运用。
三、实验原理Dais-CMX16+向用户提供的是按准双向原理设计的十六位输入/输出I/O口，当该位为“1”时才能用作输入源，上电或复位（手动态按【返回】键），该十六位I/O口被置位（即为“0FFFFh”）。
通常情况下，在用作输入的时候就不能再有输出定义。
电路结构如图2-3-4所示。
实验四多寄存器数据输出及运算器移位实验
实验四多寄存器数据输出及运算器移位实验【实验要求】利用CP226 实验箱的K16..K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，将指定寄存器的内容传送到数据总线DBUS上。
【实验目的】掌握模型机中不同寄存器中的数据传送到数据总线和运算器移位功能实现的工作原理与控制方法。
【主要集成电路芯片及其逻辑功能】1. 74HC138译码器本实验所涉及的主要集成电路芯片之一为74HC138，用于控制选择输出寄存器。
74HC138是一个3-8译码器，引脚结构及其逻辑功能如下图与表所示。
输入输出使能代码G1 G2=2BG C B A Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y72A G× 1 ××× 1 1 1 1 1 1 1 10 ×××× 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 11 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 02. 74HC245译码器本实验所涉及的主要集成电路芯片之二为74HC245，用于ALU输出与总线连接。
74HC245是具有驱动能力的8位三态缓冲收发器，引脚结构如下图所示，其逻辑功能如下表所示。
DIR为输入输出转换端，置1时由A到B，置0时由B到A；OE为使能端，置1时A与B不通，置0时A与B连通。
【实验涉及的逻辑电路及原理】1. 多寄存器数据输出在CP226 实验箱中，有7 个寄存器可以向数据总线输出数据，但同一时刻只能有一个寄存器输出数据，且通过74HC138译码器决定7 个输出寄存器中哪个寄存器输出数据。
实验八、输入输出实验
实验八、输入/输出实验一、实验目的了解模型机输出寄存器的结构及控制方法，掌握手动输出控制和程序输出控制的基本方法，以便学会与外设之间的数据交换方法。
二、实验要求使用CP226实验平台，完成数据的输入与输出控制，并能得到准确的实验结果。
三、实验内容分别采用手动控制方式（脱机方式）和微程序控制方式（联机方式）以BCD码的方法输入和输出两位学生学号的后两位（假设学号分别为10112025、10112008，则后两位的BCD 码分别是25H和08H）。
其具体内容如下：1.采用手动控制方式，将某位学生学号以BCD码的方式通过IN寄存器输入到累加器A，然后再输出到输出寄存器OUT中（IN寄存器的输入端内部已经连接到了K23..K16，所以不必再连线，此时J1要与J2相连）；2.采用微程序控制方式，将某位学生学号以BCD码的方式输入到累加器A，然后在输出到输出寄存器OUT中。
相关的代码如下：IN ；通过输入寄存器IN输入数据到累加器A中，数据在K23..L16上OUT ；将累加器A中数据输出到输出寄存器OUT，结果可以从LED灯上看出IN ；通过输入寄存器IN输入数据到累加器A中，数据在K23..L16上OUT ；将累加器A中数据输出到输出寄存器OUT，结果可以从LED灯上看出END请在微程序控制的层面上跟踪和分析上述指令的执行过程，并完成程序跟踪表8-1。
表8-1：程序跟踪表（只跟踪前两条指令）四、实验电路下面是输入寄存器IN、输出寄存器OUT和输出选择器的电路图图8-1 输入寄存器IN的电路图图8-2 输出寄存器OUT的电路图图8-3 数据输出到总线的选择电路图五、实验接线与控制信号设置1.实验内容1（手动方式）手动方式的实验连线请同学们自己考虑完成，这里要注意：写入累加器时AEN=0、OUTEN=1，而写入OUT寄存器时，AEN=1、OUTEN=0。
2.实验内容2（联机方式）联机实验要注意下述连接：●拔掉实验仪上所有的手工连接的接线；●用8 芯电缆连接J1 和J2；●将控制方式开关KC拨到“微程序”方向。
东北大学计算机组成原理实验报告
寄存器ST原理图
寄存器OUT原理图
（二）寄存器组
寄存器组R原理图
74HC139含有两个独立的2—4译码器，其引脚与内部逻辑、功能表见实验指导书。
（三）数据输出实验
COP2000实验仪中有7个寄存器可以向DBUS输出数据，但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据。由X0、X1、X2控制信号决定那一个寄存器向数据总线输出数据，而这三个控制信号为74HC138译码器的三个选择输入端。74HC138用于选片。
程序计数器原理图
当指令正常执行时，程序计数器完成加1操作；当执行转移指令时，74HC161用预置数功能，从数据总线接收要跳转的地址。当RES=0时，PC计数器被清0。当PC+1=1时，在CK的上升沿，PC计数器加一；当LDPC=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC计数器；当PCOE=0时，PC值送地址总线。
写入R3：(59h)
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
1
0
0
1
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
1
给出CLOCK脉冲上升沿。
(2) R？的读出
自己设置RRD、RWR、SB及SA信号，观察R？的红色指示灯及液晶显示内容。
读R0：
置控制信号：
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
计算机组成原理实验报告3-数据输出实验移位门实验
2.3 数据输出实验/移位门实验一．实验要求：利用CPTH 实验仪的开关做为控制信号，实验仪的开关做为控制信号，将指定寄存器的内容读到数据总线将指定寄存器的内容读到数据总线DBUS 上。
上。
二．实验目的：1、了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。
、了解模型机中多寄存器接数据总线的实现原理。
2、 了解运算器中移位功能的实现方法。
了解运算器中移位功能的实现方法。
三．实验电路：CPTH 中有7 个寄存器可以向数据总线输出数据，个寄存器可以向数据总线输出数据，但在某一特定时刻只能有但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据，由X2，X1，X0决定那一个寄存器输出数据。
决定那一个寄存器输出数据。
数据输出选择器原理图数据输出选择器原理图连接线表连接线表四．实验数据及步骤：实验1：数据输出实验置下表的控制信号，检验输出结果置下表的控制信号，检验输出结果实验2：移位实验ALU 直接输出和零标志位产生原理图直接输出和零标志位产生原理图ALU 左移输出原理图左移输出原理图ALU 右移输出原理图右移输出原理图直通门将运算器的结果不移位送总线。
当X2X1X0=100 时运算器结果通过直通门送到数据总线。
同时，直通门上还有判0 电路，当运算器的结果为全0 时，Z=1，右移门将运算器的结果右移一位送总线。
当X2X1X0=101 时运算器结果通过右通门送到数据总线。
时运算器结果通过右通门送到数据总线。
具体内部连接具体内部连接是：是： Cy 与 CN →DBUS7ALU7→DBUS6ALU6→DBUS5ALU5→DBUS4ALU4 → DBUS3ALU3 →DBUS2 ALU2 →DBUS1 ALU1 →DBUS0 Cy 与 CN → DBUS7当不带进位移位时(CN=0)：0 →DBUS7 当带进位移位时(CN=1)：Cy →DBUS7左移门将运算器的结果左移一位送总线。
当X2X1X0=110 时运算器结果通过左通门送到数据总线。
寄存器实验报告资料
为0, MAR寄存器中的地址输出. MAR红色输出指示灯亮.
K14(MAROE)置为1. 关闭MAR输出.
77H写入OUT寄存器
K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据77H
K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16
K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据44H
K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16
1 0 0 0 1 0 0
K10(RWR) K1(SB) K0(SA)
0 1 1
R0,R1,R2,R3寄存器数据读出
11H用R0寄存器读出
K10(RWR) K1(SB) K0(SA)
1 0 1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器MAR的黄色选择指示灯亮，表明选择MAR寄存器。
CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入MAR寄存器。
为0, MAR寄存器中的地址输出. MAR红色输出指示灯亮.
K14(MAROE)置为1. 关闭MAR输出.
数据是在放开CLOCK键后改变的，也就是CLOCK的上升沿数据被打入。
用于选择寄存器。
K0(SA) 选择
0 R0
1 R1
0 R2
1 R3
Hale Waihona Puke R0,R1,R2,R3寄存器
11H写入R0寄存器
实验报告
K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据11H
K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16
1 1 0 0 1 1 0
计算机组成原理实验教案
《计算机组成原理》实验教案计算机科学学院计算机系第一章实验项目一、寄存器实验实验要求：利用COP2000实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开关做为控制信号，将数据写入寄存器，这些寄存器包括累加器A，工作寄存器W，数据寄存器组R0..R3，地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器OUT。
实验目的：了解模型机中各种寄存器结构、工作原理及其控制方法。
实验说明：寄存器的作用是用于保存数据的，因为我们的模型机是8位的，因此在本模型机中大部寄存器是8位的，标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。
COP2000用74HC574来构成寄存器。
74HC574的功能如下：1. 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到8个触发器中2. 当OC = 1 时触发器的输出被关闭，当OC=0时触发器的输出数据OC CLK Q7..Q0 注释1 X ZZZZZZZZ OC为1时触发器的输出被关闭0 0 Q7..Q0 当OC=0时触发器的输出数据0 1 Q7..Q0 当时钟为高时，触发器保持数据不变X D7..D0 在CLK的上升沿将输入端的数据打入到触发器中74HC574工作波形图2实验1：A，W寄存器实验寄存器A原理图寄存器W原理图寄存器A，W写工作波形图连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1 J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2 AEN K3 选通A 低电平有效3 WEN K4 选通W 低电平有效4 ALUCK CLOCK ALU工作脉冲上升沿打入将55H写入A寄存器3按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器A的黄色选择指示灯亮，表明选择A 寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据55H被写入A寄存器。
将66H写入W寄存器二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入，置数据66H按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器W的黄色选择指示灯亮，表明选择W 寄存器。
cpth实验仪寄存器实验原理
cpth实验仪寄存器实验原理CPTH实验仪寄存器实验原理导语：CPTH实验仪是一种常用于电子实验室的仪器，它通过寄存器的原理实现了对电路信号的检测和测量。
本文将从CPTH实验仪的寄存器实验原理角度进行介绍，以便更好地理解和应用该仪器。
一、寄存器的基本概念寄存器是一种用于存储和处理数据的电子元件，它由若干个触发器组成。
触发器是一种能够存储和改变电平状态的电路，具有稳定性和记忆性。
寄存器可以存储二进制数据，并在需要的时候输出给其他电路进行处理。
二、CPTH实验仪的结构和功能CPTH实验仪主要由输入端口、寄存器、控制电路和输出端口组成。
输入端口用于接收待测信号，寄存器用于存储信号，控制电路用于控制寄存器的工作状态，输出端口用于输出存储的信号。
三、CPTH实验仪的寄存器实验原理在CPTH实验仪中，寄存器起到了存储和处理信号的重要作用。
它通过触发器的工作原理实现了对信号的稳定存储和输出。
1. 触发器的工作原理触发器是寄存器的基本组成单元，它由若干个逻辑门电路组成。
常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器等。
触发器的工作原理是根据输入信号的不同，改变输出信号的状态。
2. 寄存器的工作原理寄存器是由多个触发器级联而成的电路，它的输入端口接收待测信号，输出端口输出存储的信号。
当待测信号进入寄存器时，寄存器的控制电路将信号存储到相应的触发器中。
寄存器的控制电路还可以控制寄存器的工作模式，如并行加载、串行加载、并行输出、串行输出等。
3. CPTH实验仪的寄存器实验原理CPTH实验仪通过控制寄存器的工作状态，实现了对电路信号的检测和测量。
它可以将待测信号存储到寄存器中，并通过输出端口输出给其他电路进行处理。
同时，CPTH实验仪还可以通过控制电路实现对寄存器的工作模式和加载/输出方式的选择。
四、CPTH实验仪的应用范围CPTH实验仪广泛应用于电子实验室中的电路测试和故障诊断。
它可以用于测量电路的电压、电流、频率等参数，对电路进行分析和判断。
寄存器实验报告
实验报告实验名称_______________姓名__________学号___________同组同学姓名__________学号__________实验日期______________实验完成日期______________1．实验题目名称：寄存器实验2．实验目的：1）掌握QuartusII 5.0软件的图形编辑、编译、仿真的设计流程。
2）学习74670三态输出寄存器堆的使用。
3）了解寄存器组的使用，设计出完善的寄存器组。
3.实验内容：设计出功能完善的寄存器组，并对设计的正确性进行验证。
具体要求如下：1）用图形方式设计出寄存器组的电路原理图。
2）测试波形要用时序仿真实现，现将不同的数据连续写入4个寄存器后，在分别读出。
3）将设计文件封装成器件符号。
4）数据的宽度最好为16位。
4.实验设计思想：在主机系统中，寄存器组用于暂存程序运行过程中所需要的各种数据。
可以采用具有三态功能的两片4位片的74LS760芯片进行设计。
构成4字*8位的寄存器组。
通用寄存器组的设计原理图如下：通用寄存器组的设计原理图5.芯片封装图通用寄存器组芯片封装图图中RA，RB输出控制管脚接收需要读出信息的通用寄存器地址，在RE读控制信号的作用下，输出相应寄存器中的数据到输出管脚Q0~Q7端。
WA，WB输入控制管脚接收需要写入信息的通用寄存器的地址，在WE写控制信号的作用下，把输入管脚D0~D7的输入数据写入到相应的寄存器中。
其通用寄存器的“写”“读”功能控制方式可参见表5-2,5-3.6.逻辑电路图6.实验结果：7.实验小结：1）实验过程中所遇到的问题及其分析：2）解决的方法：3）实验收获：4）对实验的意见和建议：。
计算机组成原理实验二
一、R0-R3寄存器实验:
实验要求：
利用DICE-CP226实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据,其它开关 做为控制信号，对数据寄存器组R0..R3进行读写。
实验目的：
了解模型机中寄存器组R0..R3结构、工作原理及其控制方法。
实验电路：
『寄存器读出操作：』
3、通过SB\SA，选择操作寄存器。 4、通过控制信号RRD（读），选择寄存器读操作。 5、通过D0-D7连接L0-L7观察输出数据。
实验工作波形图分析：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R0-R3写入波形图
实验工作波形图分析：
R0-R3读出波形图
二、MAR、ST、OUT寄存器实验:
实验要求：
利用DICE-CP226实验仪上的K16..K23开关做为DBUS的数据，其它开关 做为控制信号，将数据写入地址寄存器MAR，堆栈寄存器ST，输出寄存器 OUT。
连接 1 2 3 4 5 6 7 信号孔 J1座 RRD RWR SB SA CK D7..D0 接入孔 J3座 K11 K10 K1 K0 已连 L7..L0 作用 将K23-K16接入DBUS[7:0] 寄存器组读使能 寄存器组写使能 寄存器选择B 寄存器选择A 寄存器工作脉冲 观察寄存器数据输出 上升沿打入 状态说明 实验模式：手动 低电平有效 低电平有效
实验原理分析：
1、如何选择对应的寄存器进行操作？ 2、如何控制寄存器进行‘读\写’操作？
结合电路图分析所得：
1、通过SB,SA控制信号，组合选择寄存器。
SB
0 0 1 1
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PC跳转控制电路原理：在COP2000中，虚拟一片74HC151器件（做在控制芯片CPLD95108中）来决定PC是否被预置。74HC151为八选一数据选择器，其真值表及工作原理如下图所示。
PC预置控制原理图
当ELP=1时，LDPC=1，不允许PC被预置；
µPC原理图
当RES=0时，µPC被清0；
当IREN=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入µPC。指令总线（IBUS）上的数据可来自一片74HC245。
当IREN=1时，在CK的上升沿，µPC加1。
（二）程序计数器PC
程序计数器PC由2片74HC161组成，能完成加1和预置数功能。程序计数器的输出由74HC245保存，74HC245与74HC161的输出相连，74HC245（2）的输出连接地址总线，74HC245（1）的输出接到数据总线（当LDPC=0时）。
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
1
给出CLOCK脉冲上升沿。
写入R2：
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
0
给出CLOCK脉冲上升沿。
写入R3：
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
1
给出CLOCK脉冲上升沿。
(2) R？的读出
自己设置RRD、RWR、SB及SA信号，观察R？的红色指示灯及液晶显示内容。
读R0：
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
按一次CLOCK脉冲键，CLOCK产生一个上升沿，数据PC被加一。
2、PC预置实验
二进制开关K23—K16置入数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号为：
ELP
（K5）
IR3
（K4）
IR2
（K3）
JRZ
（K1）
JRC
（K0）
LDPC
PC预置指
示灯状态
X
X
X
X
X
2
X0
K0
3
X1
K1
4
X2
K2
置下表的控制信号，写出指示灯的状态：
X2 X1 X0
指示灯
液晶显示（数据总线值）
0 0 0
1
输入门（K23—K16）
0 0 1
1
中断向量（由拨动开关给出）
0 1 0
1
堆栈寄存器
0 1 1
1
PC寄存器
1 0 0
1
D直通门
1 0 1
1
R右移门
1 1 0
1
L左移门
1 1 1
0.
四、思考题
寄存器
1、AEN、WEN同时为高电平或同时为低电平时，给出CLOCK上升沿，会有什么结果？并解释之
AEN WEN同时为低电平时A W寄存器同时写入数据AEN WEN同时为高电平时A W寄存器都不写入数据
有图可知AEN WEN分别与CK相连进行或运算，CLOCK上升沿时同进同不进
2、寄存器组的数据读出与CLOCK脉冲是否有关系？由此说明寄存器的数据打入与读出在控制上的差别。
接入孔
1
J1座
J3座
2
AEN
K0
3
WEN
K1
4
ALUCK
CLOCK
(1)将数据写入A寄存器
用手动开关K23—K16进行DBUS[7：0]的数据输入
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K0（AEN）
K1（WEN）
0
1
给CLOCK跳变信号：按住CLOCK脉冲键，注意哪个寄存器的黄色指示灯亮起，就是你所选的要写入的寄存器。放开CLOCK键，一个上升沿即产生，观察寄存器写入的值。
1
1
0
1
给出CLOCK脉冲上升沿。
(3) OUT
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
1
1
1
0
给出CLOCK脉冲上升沿。
4、数据输出实验
按下表连线
连接
信号孔
接入孔
1
J1座
J3座
当ELP=0，IR3=0，IR2=0时，且Cy=1时，LDPC=非Cy，当PC被预置；
当ELP=0，IR3=0，IR2=1时，且Z=1时，LDPC=非Z，当PC被预置；
当ELP=0，IR3=1，IR2=X时，LDPC=0，PC被预置。
三、实验内容
（一）PC实验
1、PC加一实验
连接线表
连接
信号孔
接入孔
寄存器MAR原理图
寄存器ST原理图
寄存器OUT原理图
（二）寄存器组
寄存器组R原理图
74HC139含有两个独立的2—4译码器，其引脚与内部逻辑、功能表见实验指导书。
（三）数据输出实验
COP2000实验仪中有7个寄存器可以向DBUS输出数据，但在某一特定时刻只能有一个寄存器输出数据。由X0、X1、X2控制信号决定那一个寄存器向数据总线输出数据，而这三个控制信号为74HC138译码器的三个选择输入端。74HC138用于选片。
0
1
0
1
置控制信号：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）K13（OUT来自N）101
1
给出CLOCK脉冲上升沿。
(2) ST的写入
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
MAROE、MAREN、STEN、OUTEN为MAR、ST、OUT寄存器控制信号。
MAROE：控制MAR内容是否输出到ABUS。
MAREN、STEN、OUTEN分别控制DBUS中数据写入寄存器的选定。011--MAR、101--ST、110--OUT。
计数器
1、请叙述程序计数器PC、微程序计数器µPC工作原理，两者在预置条件上有何区别？
K1（SB）
K0（SA）
0
1
1
1
液晶显示为：55
3、MAR、ST、OUT寄存器实验
按下表连接线
连接
信号孔
接入孔
1
J2座
J3座
2
MAROE
K14
3
MAREN
K15
4
STEN
K12
5
OUTEN
K13
6
MARCK
CLOCK
(1) MAR的写入
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
数据输出选择器原理图
X2 X1 X0
输出寄存器
0 0 0
IN-OE外部中断
0 0 1
IA-OE中断向量
0 1 0
ST-OE堆栈寄存器
0 1 1
PC-OE PC寄存器
1 0 0
D-OE直通门
1 0 1
R-OE右移门
1 1 0
L-OE左移门
1 1 1
没有输出
三、实验内容
1、A、W的写入
按下表连线
连接
信号孔
程序计数器原理图
当指令正常执行时，程序计数器完成加1操作；当执行转移指令时，74HC161用预置数功能，从数据总线接收要跳转的地址。当RES=0时，PC计数器被清0。当PC+1=1时，在CK的上升沿，PC计数器加一；当LDPC=0时，在CK的上升沿，预置数据被打入PC计数器；当PCOE=0时，PC值送地址总线。
CLOCK
(1) R？的写入
写入R0：
置数据：
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
0
给出CLOCK脉冲上升沿。