实验二 通用寄存器实验
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。
通用寄存器ALU
S2
S1
S0
0
1
0
0
按下单拍按钮，使R0+R1的值输入到总线ALU中，再通过调节X2X1X0XP
RWRDI/SBOP/SA
000
按下单拍按钮，使R0+R1的数进入R0，R2+R3也是如此。
接下来是数据左移，保持初始数据不变，数据移动方向为R1-DBUS-A-ALU-R1，经过三次循环，最后一次写出数值，例如R1=44H=100100，左移一次为00100010，为22H,再左移一次为00010001=11H,第三次为88H.同理66H左移三次为cc。
2、
五、实验结果和分析
通过实验熟悉了通用寄存器的数据通路，了解了寄存器的构成和运用，同时对八位运算器也有了一些了解，理论思维和动手能力需要进一步加强。
成绩评定
根据实验情况和实验报告质量作出写实性评价
2、评分
优秀 良好 中等 差
综合评分
折合成等级
15
年
4
月
3
日
指导教师签名
时间
K23-k0置”1”,灭M23-M0控位显示灯。然后按下表要求“搭接“部件。
连线
信号孔
接入孔
1
DRCK
CLOCK
2
X2
K1
3
X1
K2
4
X0
K3
5
XP
K4
6
M
K5
7
S2
K6
8
S1
K7
9
S0
K8
10
AWR/AEN
K9
11
BWR/WEN
K10
12
DI/SB
K11
寄存器的多功能性能实验
寄存器的多功能性能实验寄存器是计算机中非常重要的组成部分，它们具有多种功能，能够满足不同的需求。
本文将对寄存器的多功能性能进行实验探究，通过实验结果来验证其功能和性能。
一、引言在计算机系统中，寄存器是一种数据存储器件，用于存储指令、数据和地址等信息。
寄存器具有快速读写速度和存储容量有限等特点，但同时也具备多种功能。
本次实验将通过具体的测试来了解和验证寄存器的多种功能。
二、寄存器的存储功能实验1. 实验目的通过本次实验，我们将了解寄存器的存储功能，并验证其存储容量与读写速度。
2. 实验步骤（1）选择一块适用的寄存器芯片，并准备连接线路。
（2）编写测试程序，在寄存器中存储一定数量的数据。
（3）观察并记录存储数据的过程，包括写入时间和写入结果。
（4）使用读取操作读取寄存器中的数据，并记录读出时间和读出结果。
3. 实验结果经过实验测试，我们得到了以下结果：（1）写入时间：在一定数据量条件下，寄存器的写入时间基本稳定，能够实时完成数据写入。
（2）写入结果：寄存器按照设定的地址顺序存储数据，写入准确无误。
（3）读取时间：寄存器的读取操作非常迅速，几乎可以实时返回读取结果。
（4）读取结果：通过读取操作，我们能够准确读取到寄存器中存储的数据。
4. 结论通过上述实验，我们验证了寄存器的存储功能，能够按照指定地址存储和读取数据，并具备较快的读写速度。
三、寄存器的状态存储功能实验1. 实验目的通过本次实验，我们将了解寄存器的状态存储功能，并验证其能够保存和传递计算结果。
2. 实验步骤（1）选择适合的寄存器，并准备相应的测试电路。
（2）编写测试程序，将计算结果存储到寄存器中。
（3）观察并记录存储数据的过程，包括写入时间和写入结果。
（4）通过其他计算操作，读取寄存器中的数据，并验证结果的准确性。
3. 实验结果经过实验测试，我们得到了以下结果：（1）写入时间：寄存器的写入时间非常短，几乎可以忽略不计。
（2）写入结果：寄存器能够准确地存储计算结果，并能够在读取时传递给其他部件使用。
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告寄存器实验实验报告一、引言寄存器是计算机中一种重要的数据存储器件，用于暂时存储和传输数据。
在计算机系统中，寄存器扮演着关键的角色，能够提高计算机的运算速度和效率。
本实验旨在通过实际操作，深入了解寄存器的工作原理和应用。
二、实验目的1. 理解寄存器的概念和作用；2. 掌握寄存器的基本操作方法；3. 学习寄存器在计算机系统中的应用。
三、实验器材和方法1. 实验器材：计算机、开发板、示波器等；2. 实验方法：通过编程控制，利用开发板上的寄存器进行数据存储和传输。
四、实验步骤1. 连接开发板和计算机，并进行相应的驱动安装；2. 打开开发板的开发环境，编写程序代码；3. 设置寄存器的初始值，并将数据存入寄存器；4. 通过编程控制，将寄存器中的数据传输到其他设备或存储器；5. 进行数据读取和验证，确保寄存器的正常工作。
五、实验结果与分析经过实验，我们成功地使用寄存器进行了数据存储和传输，并通过读取数据进行了验证。
寄存器在计算机系统中起到了至关重要的作用，它可以快速暂存数据，提高计算机的运算效率。
在实际应用中，寄存器广泛用于存储指令、地址和数据等信息。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了寄存器的工作原理和应用。
寄存器作为计算机系统中的重要组成部分，对于提高计算机的运算速度和效率起到了关键的作用。
掌握寄存器的基本操作方法，对于编程和计算机系统的理解都具有重要意义。
在今后的学习和工作中，我们将继续深入研究寄存器的相关知识，不断提升自己的技术水平。
七、参考文献[1] 计算机原理与接口技术. 李春葆, 刘燕, 张洪岩. 清华大学出版社, 2019.[2] 计算机组成与设计：硬件/软件接口. David A. Patterson, John L. Hennessy. 机械工业出版社, 2016.以上就是本次寄存器实验的实验报告，通过实际操作和实验结果的分析，我们对寄存器的工作原理和应用有了更深入的了解。
寄存器相关实验
实验一一、实验目的二、实验设备三、工作原理(图)四、实验内容与结果实验内容：3种置数方式（进位保持、进位清零、进位置1），分别设置2组数据。
每个数据，分别验证5种操作（保持、循环右移、带进位循环右移、循环左移、带进位循环左移），并将结果以表格形式，列在下面，注意进位Z标志，一并记录。
实验结果：实验二移位运算实验内容1、往移位寄存器置数（进位清零）000FH，分别执行功能“循环右移”4次和“循环左移”4次后的结果（包括进位标识Z及进位指示灯的状态）；2、往移位寄存器置数（进位置1）000FH，分别执行功能“带进位循环右移”8次和“带进位循环左移”8次后的结果；3、往移位寄存器置数（进位置1）8E60H，执行功能“带进位循环右移”4次，再执行“循环左移”4次后的结果；4、往移位寄存器置数（进位置1）1080H后，执行功能“带进位循环左移”4次后的结果；执行“循环左移”4次后的结果；5、置数(进位保持)3A00H，执行功能“带进位循环右移”4次，执行功能“循环右移”4次，执行功能“保持”后的结果。
结果记录参考格式例：置数（进位清零）执行功能执行结果进位及指示灯状态000FH “循环右移”4次0F000H 0 灭实验三存储器读写和总线控制实验实验内容1、通过数据总线，输入地址00H，读出此内存单元的值；再输入地址10H，读出此内存单元值；输入地址20H，读出此内存单元值；这些值代表什么？输入地址30FFH，此时存储的地址单元是多少？2、往RAM的任意地址存放十组以上的数据，然后读出并检查结果是否正确，并查看地址总线指示灯（A0。
A7）与数据总线指示灯（D0。
D15）的状态；3、通过键盘操作方式，输入并验证P32页的表3-1数据。
实验五微程序设计实验内容1、输入和验证实验材料P52页表5-3微代码并运行；2、参照P50页表5-2的微代码格式，试着编写8条简单的微代码，使之能循环运行，并参照表5-2下的微代码含义说明写出各条微代码含义。
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告在学习计算机组成原理的过程中，寄存器可是个至关重要的概念。
为了更深入地理解它，咱进行了一场有趣的寄存器实验。
实验开始前，看着那一堆实验设备和线路，心里还真有点小紧张。
毕竟这可不是闹着玩的，一个不小心接错线，可能整个实验就泡汤了。
不过，咱还是鼓起勇气，准备大干一场！实验中用到的主要设备有数字逻辑实验箱、导线、示波器等等。
我们的任务是通过连接线路，实现对寄存器的读写操作，并观察数据的变化。
先来说说寄存器的基本原理吧。
寄存器就像是计算机里的一个个小抽屉，专门用来存放数据。
它具有快速存储和读取数据的能力，是计算机运行的重要组成部分。
开始动手连接线路啦！这可真是个细致活儿。
我小心翼翼地拿着导线，眼睛紧紧盯着实验箱上的插孔，生怕插错了地方。
每插一根线，都感觉像是在完成一项艰巨的任务。
好不容易把线路连接好了，接下来就是输入数据进行测试。
当我按下第一个数据输入按钮时，心里别提多期待了。
眼睛一直盯着示波器的屏幕，盼着能看到正确的数据显示。
哎呀！没想到第一次居然出错了。
数据显示得乱七八糟，完全不是我想要的结果。
这可把我急坏了，赶紧检查线路，看是不是哪里接错了。
经过一番仔细的排查，终于发现原来是有一根导线接触不良。
重新接好后，再次输入数据，这次终于成功啦！看着示波器上显示出正确的数据，那种成就感简直爆棚。
在实验过程中，我还发现了一个有趣的现象。
当连续输入多个数据时，寄存器会按照先后顺序依次存储，就像排队一样，整整齐齐。
而且读取数据的时候，也是按照存储的顺序一个一个来，可听话了。
通过这次实验，我对寄存器有了更直观、更深刻的理解。
以前在书本上看到的那些抽象的概念，现在都变得清晰起来。
我明白了寄存器的工作原理，知道了它是如何存储和读取数据的，也更加体会到了计算机内部运行的神奇之处。
回想起刚开始面对实验设备时的紧张和迷茫，再看看现在成功完成实验后的喜悦和满足，真的是感慨万千。
这次实验不仅让我学到了知识，还锻炼了我的动手能力和解决问题的能力。
实验二寄存器实验
2.1 寄存器实验一、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。
二、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。
三、实验步骤实验1：A，W寄存器实验将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55HK23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K160 1 0 1 0 1 0 1置控制信号为：K4(WEN) K3(AEN)1 0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66HK23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K160 1 1 0 0 1 1 0置控制信号为：K4(WEN) K3(AEN)0 1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66H被写入W寄存器。
实验2：R0，R1，R2，R3寄存器实验将11H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11HK23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K160 0 0 1 0 0 0 1置控制信号为：K11(RRD) K10(RWR) K1(SB) K0(SA)1 0 0 0按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R0的黄色选择指示灯亮，表明选择R0寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被写入R0寄存器。
寄存器实验实验报告
寄存器实验实验报告一. 引言寄存器是计算机中重要的数据存储器件之一，用于存储和传输数据。
通过对寄存器进行实验，我们可以更好地理解寄存器的工作原理和应用。
本实验旨在通过设计和测试不同类型的寄存器，深入掌握寄存器的各种功能和操作。
二. 实验设计本实验设计了两个寄存器的实验，分别为移位寄存器和计数器寄存器。
1. 移位寄存器实验移位寄存器是一种特殊的串行寄存器，它能够实现对数据位的移位操作。
本实验设计了一个4位的移位寄存器，分别使用D触发器和JK触发器实现。
实验步骤如下：1) 首先，根据设计要求将4个D或JK触发器连接成移位寄存器电路。
2) 确定输入和输出端口，将输入数据连接到移位寄存器的输入端口。
3) 设计测试用例，输入测试数据并观察输出结果。
4) 分析实验结果，比较不同触发器类型的移位寄存器的性能差异。
2. 计数器寄存器实验计数器寄存器是一种能够实现计数功能的寄存器。
本实验设计了一个二进制计数器，使用T触发器实现。
实验步骤如下：1) 根据设计要求将多个T触发器连接成二进制计数器电路。
2) 设计测试用例，输入计数开始值，并观察输出结果。
3) 测试计数的溢出和循环功能，观察计数器的行为。
4) 分析实验结果，比较不同计数器位数的性能差异。
三. 实验结果与分析在实验过程中，我们完成了移位寄存器和计数器寄存器的设计和测试。
通过观察实验结果，可以得出以下结论：1. 移位寄存器实验中，无论是使用D触发器还是JK触发器，移位寄存器都能够正确地实现数据位的移位操作。
而使用JK触发器的移位寄存器在性能上更加优越，能够实现更复杂的数据操作。
2. 计数器寄存器实验中，二进制计数器能够准确地实现计数功能。
通过设计不同位数的计数器，我们发现位数越多，计数范围越大。
综上所述，寄存器是计算机中重要的存储器件，通过实验我们深入了解了寄存器的工作原理和应用。
移位寄存器和计数器寄存器都具有广泛的应用领域，在数字电路设计和计算机系统中起到了重要作用。
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实验二通用寄存器实验
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 K23~K0置“1”，灭M23~M0控位显示灯。
然后按下表要求“搭接”部件控制电路。
连线 信号孔 接入孔 作用
有效电平 1 DRCK CLOCK
单元手动实验状态的时钟来源
上升沿打入 2 X2 K10(M10) 源部件译码输入端X2 三八译码 八中选一 低电平有效
3 X1 K9(M9) 源部件译码输入端X1
4 X0 K8(M8) 源部件译码输入端X0
5 XP K7(M7)
源部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址
6 SI K20(M20) 源寄存器地址：0=CX ，1=DX
7 RWR K18(M18) 通用寄存器写使能
低电平有效
8 DI K17(M17) 目标寄存器地址：0=CX ，1=DX
9
OP
K16(M16) 目标部件奇偶标志：0=偶寻址，1=奇寻址
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
目标使能
通用寄存器目的编址
功能说明 RW(K18) DI(K17) OP(K16)
T 0 0 0 ↑ R0写 0 0 1 ↑ R1写 0 1 0 ↑ R2写 0
1
1
↑
R3写
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27h 、37h ，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47h 、57h ，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
置数 I/O=XX01h 数据来源 I/O 单元 寄存器 R0=01h K10~K7=1000
按【单拍】按钮
置数 I/O=XX11h 寄存器 R1=11h 按【单拍】按钮 K18~K16=000
K18~K16=001
置数 I/O=XX21h 数据来源 I/O 单元 寄存器 R2=21h K10~K7=1000
按【单拍】按钮
置数 I/O=XX31h 寄存器 R3=31h 按【单拍】按钮 K18~K16=010
K18~K16=011
源使能 通用寄存器源编址 功能说明
K10 K9 K8 K20 K7 X2 X1 X0
SI XP 0 0 1
0 R0送总线 0 1 R1送总线 1 0 R2送总线 1
1
R3送总线 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 实验总结
通过本次实验了解到通用寄存器组对CPU 的重要性，同时也了解了通用寄存器的作用以及功能。
在开始做实验时，不知道该如何来描述这个看起来特别复杂的通用寄存器组。
但是通过解读实验原理，了解到要通过一些小的部件来组成通用寄存器组，这些简单的小部件便可组成通用寄存器组，从而支持CPU 的功能实现。
读R0 数据来源 通用寄存器 数据总线 显示R0值
K10~K8=001
K20 K7=00
读R1 数据总线 显示R1值
K20 K7=01
读R2 数据来源 通用寄存器 数据总线 显示R2值
K10~K8=001
K20 K7=10
读R3 数据总线 显示R3值
K20 K7=11。