计算机组成原理实验1~4

实验一寄存器实验

一、实验目的

1、了解CPTH模型机中寄存器的结构、工作原理及其控制方法。

2、熟悉CPTH实验仪的基本构造及操作方法。

二、实验电路

寄存器的作用是用于保存数据的，因为CPTH模型机是8位的，因此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。

CPTH 用74HC574 （8-D触发器）来构成寄存器。74HC574 的功能如表1-1所示：

图1-1 74HC574的引脚图

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

表1-1 74HC574功能表

图1-2 74HC574工作波形图

三、实验内容

（一）proteus仿真平台

1、proteus仿真平台简介

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它的主界面如图1-3所示：

图1-3 proteus仿真平台主界面

2、在proteus平台上运行电路：寄存器_1.DSN。拨动开关，观察灯的亮灭，回答思考题1。

思考题1：先使OC=1，拨D0~D7=00110011，按下CK提供CLK上升沿；再拨D0~D7=01000100，OC=0，此时Q0~Q7为多少？

3、CPTH模型机上，寄存器A的电路组成如图1-4所示。在proteus平台上运行电路：寄存器_2.DSN，回答思考题2。

图1-4 寄存器A原理图

思考题2：数据从D端传送到Q端，相应的控制端如何设置？

3、CPTH模型机上，寄存器组R0~R3的电路组成如图1-5所示。在proteus平台上运行电路：寄存器_3.DSN，回答思考题3。

图1-5 寄存器组R0~R3 原理图

74LS139是2-4线译码器，由A、B两个输入端选择控制4个输出端Y0~Y3，使能端E 低电平有效，允许译码输出。74HC32是或门，两个输入端同时为低电平，输出为低电平。具体的控制方式见表1-2。

选择端控制端

功能描述

SB SA RRD RWR CK

0 0

0 1 * Y0为0，选中R0，内部触发器数据输出（读出）

0 1 Y1为0，选中R1，数据输出

1 0 Y2为0，选中R2，数据输出1 1 Y3为0，选中R3，数据输出

0 0

1 0 ↑Y0为0，选中R0，数据写入内部触发器（写入）

0 1 Y1为0，选中R1，数据写入

1 0 Y2为0，选中R2，数据写入

1 1 Y3为0，选中R3，数据写入

R1的值，又如何操作？

（二）CPTH组成原理实验平台

1、在CPTH实验平台上，给寄存器A、W赋值。具体实验连线见表1-3。

表1-3 寄存器A、W实验连线表

系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮；按键盘上的[TV/ME]键三次，液晶屏上显示"Hand......"，进入手动状态。

（在后面实验中实验模式为手动的操作方法不再详述）

(1) 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。

WEN接K4、AEN接K3，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。(注意观察：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。)

思考题4：如果将66H同时写入寄存器A、W，应如何设置控制信号？

2、在CPTH实验平台上，对寄存器R0，R1，R2，R3 进行读写操作。具体的实验连线见表1-4。

表1-4 寄存器组R0~R3实验连线表

(1) 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11H；

置控制信号为：

按住STEP 脉冲键，CK 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STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据11H 被写入R0 寄存器。

(2) 将22H写入R1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：

按住STEP 脉冲键，CK 由高变低，这时寄存器R1 的黄色选择指示灯亮，表明选择R1 寄存器。放开STEP键，CK由低变高，产生一个上升沿，数据22H被写入R1 寄存器。

(3) 读R0寄存器

置控制信号为：

这时寄存器R0 的红色输出指示灯亮，R0 寄存器的数据送上数据总线。此时数据总线指示灯L7... L0为：00010001，将K11(RRD)置为1，关闭R0 寄存器输出。

(4)读R1寄存器

置控制信号为：

这时寄存器R1 的红色输出指示灯亮，R1 寄存器的数据送上数据总线。此时数据总线指示灯L7... L0为：00100010. 将K11(RRD)置为1，关闭R1 寄存器输出。

(注意观察：数据在K11(RRD)为0 时输出，不需要上升沿触发，与数据打入不同。)

思考题5：从开关输入的数据经寄存器R0传送到数据总线的过程中，有哪些控制信号及相应的取值是什么？

四、实验报告

1、简述CPTH实验平台上，如何对寄存器A、W的进行读写。