对寄存器操作的通用方法总结
(2013-01-18 18:27:11)
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接触了一阵子的STM32函数库，使用起来挺方便的，但是很少有处理器会有函数库，大部分情况下还是要自己来对寄存器进行操作，所以还是不要生疏了对寄存器的操作。
对寄存器的操作有时候要考虑对其不同的位进行先后顺序不同的设置，因为这样可能达不到预期的效果，这个不太好总结，但是对寄存器操作的方法是固定的。
在这之前，首先要明白逻辑运算符(! && ||)和位运算符(<< >> ~ | ^ &)的区别，对寄存器的操作使用的是位运算符，逻辑运算符一般用于在程序中判断逻辑中使用。
例如定义一个8位的寄存器（0xf0是寄存器的地址）：
#define REG 0xFF
1）对单个的位进行赋值
（1）将寄存器REG的第5位置“1”
REG |= (1 << 5);
（2）将寄存器REG的第5位清零
REG &= ~(1 << 5);
（3）将寄存器REG的第3和第5位置“1”
REG |= (1 << 5) | (1 << 3);
（4）将寄存器REG的第3和5位清零
REG &= ~( (1 << 5) | (1 << 3) );
该段总结如下：
将某位置1，移位后使用位运算"|"
将某位置0，移位取反后，使用位运算"&"
2）直接赋值
（1）将寄存器REG的1、2、3、5、7位置“1”
REG = 0x5E;
（即给寄存器REG1赋值为1010 1110，这种方法多在初始化中使用）
（2）分别将寄存器REG的1、3、5、7位置“1”，0、2位置“0”
u8 temp;
tmep = REG;
temp &= ~0x01; //等价于temp &= ~(1<<0) 将第0位清零
temp |= (1 << 1);
temp &= ~(1 << 2);
temp |= (1 << 3);
temp |= (1 << 5);
temp |= (1 << 7);
REG = temp;
实验二通用寄存器单元实验 2014.4.29 班级12级物联网工程（1）班学号姓名 【实验目的】 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。 【实验要求】 1.按照实验步骤完成实验项目，实现通用寄存器移位操作。 2.了解通用寄存器单元的工作原理运用。 【实验过程】 实验2.1 数据输入通用寄存器 （1）.把RA-IN（8芯的盒型插座）与CPT-B板上的二进制开关单元中J01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-O、M接入二进制拨动开关。(请按下表接线)。 （3）.二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H(对应开关如下表)。 置各控制信号如下： （4）.按启停单元中的运行按钮，置平台为运行状态。 （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。 （6）.此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。
实验2.2 寄存器内容无进位位左移实验 （1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。 （2）实现左移功能，置各控制信号如下： （3）按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。 （4）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。 （5）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。 （6）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。 实验2.3 寄存器内容无进位位右移实验 （1）按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。 （2）实现右移功能，置各控制信号如下： （3）按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。 （4）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值右移。 （5）此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为21H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。 （6）按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。 附：通用寄存器的逻辑 通用寄存器（8位并入并出移位寄存器） 【实验结果】
寄存器实验报告
一、实验目的 1. 了解寄存器的分类方法，掌握各种寄存器的工作原理； 2. 学习使用V erilog HDL 语言设计两种类型的寄存器。 二、实验设备 PC 微机一台，TD-EDA 实验箱一台，SOPC 开发板一块。 三、实验内容 寄存器中二进制数的位可以用两种方式移入或移出寄存器。第一种方法是以串行的方式将数据每次移动一位，这种方法称之为串行移位(Serial Shifting)，线路较少，但耗费时间较多。第二种方法是以并行的方式将数据同时移动，这种方法称之为并行移位(Parallel Shifting)，线路较为复杂，但是数据传送的速度较快。因此，按照数据进出移位寄存器的方式，可以将移位寄存器分为四种类型：串行输入串行输出移位寄存器(Serial In- Serial Out)、串行输入并行输出移位寄存器(Serial In- Parallel Out)、并行输入串行输出移位寄存器(Parallel In- Serial Out)、并行输入并行输出移位寄存器(Parallel In-Parallel Out)。 本实验使用V erilog HDL 语言设计一个八位并行输入串行输出右移移位寄存器(Parallel In- Serial Out)和一个八位串行输入并行输出寄存器(Serial In- Parallel Out)，分别进行仿真、引脚分配并下载到电路板进行功能验证。 四、实验步骤 1．并行输入串行输出移位寄存器实验步骤 1）. 运行Quartus II 软件，选择File New Project Wizard 菜单，工程名称及顶层文件名称为SHIFT8R，器件设置对话框中选择Cyclone 系列EP1C6Q240C8 芯片，建立新工程。 2.) 选择File New 菜单，创建V erilog HDL 描述语言设计文件，打开文本编辑器界面。 3.) 在文本编辑器界面中编写V erilog HDL 程序，源程序如下： module SHFIT8R(din,r_st,clk,load,dout); input [7:0]din; input clk,r_st,load; output dout; reg dout; reg [7:0]tmp; always @(posedge clk) if(!r_st) begin dout<=0; end else begin if(load) begin tmp=din; end else
电子通信与软件工程 系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级: 姓名: 学号: 成绩: 同组成员: 姓名: 学号: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、 实验名称:集成计数器及寄存器的运用 二、实验目的: 1、熟悉集成计数器逻辑功能与各控制端作用。 2、掌握计数器使用方法。 三、 实验内容及步骤: 1、集成计数器74LS90功能测试。74LS90就是二一五一十进制异步计数器。逻辑简图为图8、1所示。 四、 五、 图8、1 六、 74LS90具有下述功能: ·直接置0(1)0(2)0(.1)R R ,直接置9(S9(1,·S,.:,＝1) ·二进制计数(CP 、输入QA 输出) ·五进制计数(CP 2输入Q D Q C Q B 箱出) ·十进制计数(两种接法如图8.2A 、B 所示) ·按芯片引脚图分别测试上述功能,并填入表 8、1、表8、2、表8、3中。
图8、2 十进制计数器 2、计数器级连 分别用2片74LS90计数器级连成二一五混合进制、十进制计数器。 3、任意进制计数器设计方法 采用脉冲反馈法(称复位法或置位法)。可用74LS90组成任意模(M)计数器。图8、3就是用74LS90实现模7计数器的两种方案,图(A)采用复位法。即计数计到M异步清0。图(B)采用置位法,即计数计到M一1异步置0。 图8、3 74LS90 实现七进进制计数方法 （1）按图8、3接线,进行验证。 （2）设计一个九进制计数器并接线验证。 （3）记录上述实验的同步波形图。 四、实验结果:
实验报告 课程名称：数字电路实验第 6 次实验实验名称：移位寄存器的应用 实验时间：2012 年 5 月7 日 实验地点：组号 学号： 姓名： 指导教师：评定成绩：
《数字电路与系统设计》实验指导书 1 实验六移位寄存器应用 一、实验目的： 1．了解寄存器的基本结构。 2．掌握74LS194移位寄存器的逻辑功能。 3．学习中规模移位寄存器的应用。 二、实验仪器： 三、实验原理： 数据的存储和移动是数字信号的一种常见运作，能实现这种动作的是数据寄存器和移位寄存器，它们同计数器一样也是数字电路中不可缺少的基本逻辑器件。数据寄存器有两类结构，一类是由多个钟控D锁存器组成的，另一类是由多个钟控D触发器组成的。数据寄存器的数据的输入和输出都是并行的。移位寄存器的结构也是由多个触发器级联的，其数据不仅可以存储，还可以左移或右移。移位寄存器的数据的输入和输出都有串行和并行之分，数据的动作受公共时钟信号的控制，也就是同步工作的。 4位双向移位寄存器74LS194A为TTL双极型数字集成逻辑电路，外形为双列直插，它具有清除、左移、右移、并行送数和保持等多种功能，是一种功能比较全的中规模移位寄存器，图6-1是引脚排列图，逻辑符号如图6-2所示，74LS194A的功能表见表6-1。
《数字电路与系统设计》实验指导书 2 移位寄存器的最直接应用是数据的串/并转换，图6-3和图6-4就是简单的实例。在图6-3中M1M0=01，表示数据可以右移，首先清零端输入一个负脉冲，使Q1Q2Q3Q4=0，在单脉冲CP的作用下，右移输入端D R依次串入数据，4个CP后就可在4个输出端Q1Q2Q3Q4得到并行数据。在图6-4中首先M1M0=11，在单脉冲CP的作用下，4位数据并行输入到移存器，然后使M1M0=10，表示数据可以左移，左移输入端D L=1时，在单脉冲CP的作用下，数据依次从Q1端输出，空缺位被1（D L）填补。4个CP 后，原4位并入的数据全被移出，这时候Q1Q2Q3Q4=1111。
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 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 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。 图2-3-1运算器数据通路 图中AWR、BWR在“搭接态”由实验连接对应的二进制开关控制，“0”有效，通过【单拍】按钮产生的脉冲把总线上的数据打入，实现运算源寄存器A、暂存器B的写入操作。 四、实验内容 1.运算器功能编码 表2.3.1 ALU运算器编码表 算术运算逻辑运算 K15 K13 K12 K11 功能K15 K13 K12 K11 功能 M S2 S1 S0 M S2 S1 S0 0 0 0 0 A+B+C 1 0 0 0 B 0 0 0 1 A—B—C 1 0 0 1 /A 0 0 1 0 RLC 1 0 1 0 A-1 0 0 1 1 RRC 1 0 1 1 A=0
实验四典型时序电路的功能测试与综合仿真报告 15291204张智博一．74LS290构成的24位计数器 方法：第一片74290的Q3与第二片的INB相连，R01，R02相连，INA，R91,R92悬空构成24位计数器。50Hz，5v方波电压源提供时钟信号，用白炽灯显示输出信号。 实验电路： 实验现象：
输出由000000变为000001，000010，000011，000100，001000，001001，001010，001011，001100，010001，010000，010010，010011，010100，011000，011001，011010，011011，011100，100000，100001，100010，100011，100100，最终又回到000000，实现一次进位。 二．74LS161构成的24位计数器 方法：运用多次置零法 用两片74LS161构成了24位计数器，两片计数器的时钟信号都由方波电压源提供，第一片芯片的Q3和第二片芯片的Q0通过与非门，构成两个74LS161的LOAD信号，第一片的CO接第二片的ENT，其他ENT和ENP接Vcc（5v）。输出接白炽灯。 电路图： 实验现象：以下为1—24的计数过程
三．74LS194构成的8位双向移位寄存器 方法：通过两片194级联，控制MA,MB的值，来控制左右移动 实验电路由两片74LS194芯片构成。两个Ma接在一起，两个Mb接在一起，第一片的Dr，第二片的Dl，分别通过开关接到Vcc（5v）上。第一片的Q3接到第二片的Dr，第二片的Q0接到第一片的Dl。8个输出端分别接白炽灯。 实验电路：
移位寄存器及其应用 一、实验目的 1、掌握移位寄存器CC40194的逻辑功能与使用方法， 2、了解移位寄存器的使用—实现数据的串行，并行转换和构成环形计数器； 3、进一步掌握用示波器观察多个波形时序关系的方法。 二、实验仪器及材料 1. 数电实验箱、 双踪示波器、 数字万用表。 2. 元件：CC40194两片、 74HC125两片， 74LS20一片。 三、实验原理 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下 依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194或CC40194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图所示: 2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器、顺序脉冲发生器和串行累加器；可用作数 据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。 （1）环形计数器 把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如下图所示
(2）实现数据串、并转换 1、串行/并行转换器串行/并行转换是指串行输入的数据，经过转换电路之后变成并行输出。下面是用两片74LS194构成的七位串行/并行转换电路。 2、并行/串行转换是指并行输入的数据，经过转换电路之后变成串行输出。对于中规模的集成移位寄存器，其位数往往以4 位居多，当所需要的位数多于4位时，可以把几片集成移位寄存器用级连的方法来扩展位数。 四、实验内容 1、按照以下实验电路图测试移位寄存器CC40194的逻辑功能。Q0~Q3接LED 显示，CP 接手动单次脉冲或1Hz 正方波，M1、M0接数据开关 实验得到的逻辑功能表为 2、参照上图组装移位寄存器。Q0~Q3接LED 显示，选单次手动脉冲或1Hz 正方波作为CP 输入，观察数据的循环过程。将CP 改为1kHz 的正方波，用示波器观察并记录CP 、Q0~Q3的波形。 电路图如下 输入为1kHz 及输出端Q 0、Q 1 Q 2 Q 3波形的波形图： （3）设计下图所示的串行移位器，然后组装、测试电路的逻辑功能，三态门74HC125的输
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。 信号定义接入开关位号 RACK PLS1孔 X0 H12孔 X1 H11孔 ERA H10孔 RA-O H9孔 M H4孔 3．二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表） H23 H22 H21 H20 H19 H18 H17 H16 数据总线值 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8位数据 0 1 0 0 0 0 1 0 42H 置各控制信号如下： H12 H11 H10 H9 H4 X0 X1 ERA RA-O M 1 1 0 0 1 4．按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。 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．实现左移功能，置各控制信号如下： H12 H11 H10 H9 H4 X0 X1 ERA RA-O M 1 1 0 0 1 3．按启停单元中的有效按钮，置实验机为运行状态。 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。
实验六移位寄存器的设计 一、实验目的 1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。 二、实验预习要求 1、复习有关寄存器及串行、并行转换器有关内容。 2、查阅CC40194、CC4011及CC4068 逻辑线路。熟悉其逻辑功能及引脚排列。 3、在对CC40194进行送数后，若要使输出端改成另外的数码，是否一定要使寄存器清零？ 4、使寄存器清零，除采用R C输入低电平外，可否采用右移或左移的方法？可否使用并行送数法？若可行，如何进行操作？ 5、若进行循环左移，图6－4接线应如何改接？ 6、画出用两片CC40194构成的七位左移串 /并行转换器线路。 7、画出用两片CC40194构成的七位左移并 /串行转换器线路。 三、实验设备及器件 1、＋5V直流电源 2、单次脉冲源 3、逻辑电平开关 4、逻辑电平显示器 5、CC40194×2（74LS194）CC4011(74LS00) CC4068(74LS30) 四、设计方法与参考资料 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图6－1所示。 其中D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；S R为右移串行输 C为直接无条件清零端； 入端，S L为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；R
计算机组成原理课程设计 报告 指导教师： 班级： 姓名： 学号：
一、目的和要求 1.实验目的： 深入了解计算机各种指令的执行过程，以及控制器的组成，指令系统微程序设计的具体知识，进一步理解和掌握动态微程序设计的概念；完成微程序控制的特定功能计算机的指令系统设计和调试。 2、实验要求： 要进行这项大型实验，必须清楚地懂得： （1）TEC-2机的功能部件及其连接关系； （2）TEC-2机每个功能部件的功能与具体组成； （3）TEC-2机支持的指令格式； （4）TEC-2机的微指令格式，AM2910芯片的用法； （5）已实现的典型指令的执行实例，即相应的微指令与其执行次序的安排与衔接； （6）要实现的新指令的格式与功能。 二、实验环境 PC机模拟TEC-2机 三、具体内容 一、实验内容： 选定指令格式、操作码，设计如下指令： （1）把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2， ADDR3 四字指令（控存入口100H） 功能： [ADDR3]=[ADDR1]-[ADDR2] （2）将一通用寄存器内容减去某内存单元内容，结果放在另一寄存器中。 指令格式：E0 DR SR，ADDR （SR，DR源、目的寄存器各4位）双字指令（控存入口130H） 功能： DR=SR+ [ADDR] （3）转移指令。判断两个通用寄存器内容是否相等，若相等则转移到指定绝对地址，否则顺序执行。 指令格式：E5 DR SR，ADDR 双字指令（控存入口140H） 功能： if DR==SR goto ADDR else 顺序执行。 设计：利用指令的CND字段，即IR10~8，令IR10~8=101，即CC=Z 则当DR==SR时Z=1，微程序不跳转，接着执行MEM PC（即ADDR PC） 而当DR!=SR时Z=0，微程序跳转至A4。 二、实验要求： （1）根据内容自行设计相关指令微程序；（务必利用非上机时间设计好微程序） （2）设计测试程序、实验数据并上机调试。 （3）设计报告内容：包括1、设计目的2、设计内容3、微程序设计（含指令格式、功能、设计及微程序） 4、实验数据（测试所设计指令的程序及结果）。（具体要求安最新规范为准） （4）课程设计实验报告必须打印成册，各班班长收齐大型实验报告于18周星期六下午（15：00）前，交张芳老师办公室。 四、实验程序与分析： （一）.把用绝对地址表示的内存单元ADDR1中的内容与内存单元ADDR2中的内容相减，结果存于内存单元ADDR3中。 指令格式：D4××，ADDR1，ADDR2， ADDR3 四字指令（控存入口100H）
福建农林大学计算机与信息学院信息工程类实验报告系：计算机科学与技术专业：计算机科学与技术年级： 09级 姓名：张文绮学号： 091150022 实验课程：计算机组成原理 实验室号：___田405 实验设备号： 43 实验时间：2010.12.19 指导教师签字：成绩： 实验一算术逻辑运算实验 1．实验目的和要求 1. 熟悉简单运算器的数据传送通路； 2. 验证4位运算功能发生器功能(74LS181)的组合功能。 2．实验原理 实验中所用到的运算器数据通路如图1-1所示。其中运算器由两片74181
以并/串形式构成8位字长的ALU。运算器的输出经过一个三态门(74245)和数据总线相连，运算器的两个数据输入端分别由两个锁存器(74373)锁存，锁存器的输入连接至数据总线，数据开关INPUT DEVICE用来给出参与运算的数据，并经过一个三态门(74245)和数据总线相连，数据显示灯“BUS UNIT”已和数据总线相连，用来显示数据总线内容。 图1-2中已将用户需要连接的控制信号用圆圈标明(其他实验相同，不再说明)，其中除T4为脉冲信号，其它均为电平信号。由于实验电路中的时序信号均已连至W/R UNIT的相应时序信号引出端，因此，在进行实验时，只需将W/R UNIT 的T4接至STATE UNIT的微动开关KK2的输出端，按动微动开关，即可获得实验所需的单脉冲，而S3，S2，S1，S0，Cn，LDDR1，LDDR2，ALU-B，SW-B各电平控制信号用SWITCH UNIT中的二进制数据开关来模拟，其中Cn，ALU-B，SW-B为低电平控制有效，LDDR1，LDDR2为高电平有效。 3．主要仪器设备（实验用的软硬件环境） ZYE1603B计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 4．操作方法与实验步骤
实验六 移位寄存器功能测试及应用 --实验报告要求 一. 实验目的(0.5分） 1. 熟悉寄存器、移位寄存器的电路结构和工作原理。 2. 掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 3. 熟悉移位寄存器的应用。 二. 实验电路 D0、D1 、D2 、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；SR 为右移串行输入端，SL 为左移串行输入端；S1、S0 为操作模式控制端；R C 为直接无条件清零端；CP 为时钟脉冲输入端。 三 图2 CC40194/74LS194 逻辑功能测试 图1 CC40194/74LS194的逻辑符号及引脚功能 图3 环形计数器
四. 实验原理（0.5分） 1.移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用。 74LS194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移（方向由Q0-->Q3）,左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。 2．移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器：顺序脉冲发生器；串行累加器；可用数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。 （1）环行计数器 把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位。 （2）实现数据、并行转换器 a）串行∕并行转换器 串行∕并行转换器是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。 b）并行∕串行转换器 并行∕串行转换器是指并行输入的数码经转换电路之后，换成串行输出。 五. 实验内容与步骤（共1分） 1. 2.测试74LS194的逻辑功能（0.5分） (1)在实验箱上选取一个16P插座，按定位标记插好74LS194集成块。 (2)将实验挂箱上＋5V直流电源接40194的16脚，地接8脚。S1、S0、SL、SR、D0、D1、D2、D3分别接至逻辑电平开关的输出插口；Q0、Q1、Q2、Q3接至发光二极管。CP端接单次脉冲源。 (3)改变不同的输入状态，逐个送入单次脉冲，观察寄存器输出状态，记录之。 a)清除：令=0，其它输入均为任意态，这时寄存器输出Q0、 Q1、 Q2 、Q3应均为0。清除后，至=1。 b）送数：令=S1=S0=1 ，送入任意4位二进制数，如D0、D1、D2、D3=1010，加CP脉冲，观察CP=0、CP由1→0、CP=1三种情况下寄存器输出状态的变化，观察寄存输出状态变化是否发生在CP脉冲的上升沿。 （c）右移：清零后，令=1， S1=0 S0=1，由右移输入端S R送入二进制数码如0100，由CP端连续加4个脉冲，观察输出情况，记录之。 （d）左移：先清零或予至，再令=1 S1=1，S0=0，由左移输入端S L送入二进制数码
成绩： 计算机原理实验室实验报告 本说明打印前删除！！proteus 实验报告格式必须保持原样，蓝色部分按照实验内容自行填写；全班统一使用A4大小纸张，部分困难学生可以使用等大小纸张，自绘实验报告格式；全部实验完成后，学委按照实验顺序把每个学生的实验报告（含首页）装订成册，按照学号顺序排列，提交给实验指导老师（询问代课老师，学校将实验工作指派给了哪位老师）。 学委提交报告时，需要同时提交（附录）实验成绩登记表一份。其中表头部分课程，班级，班级总人数照实填写，项目填写本学期本课程的实验数量；学号姓名栏按照顺序填写，报告一栏填写该同学交报告的份数（每项目每人一份报告）；出勤和成绩栏留空，由实验室填写；特殊情况填写在备注处，若空间不够请写于背面并在备注处标明；若有学号超过58号的情况，请在背后按照格式登记所有项目；空学号可以不留空位置，顺序递进。 课程：计算机组成原理 姓名：刘翔翔 专业：软件工程 学号：1420561 21 日期：2016年6月 太原工业学院 计算机工程系
实验二：输寄存器实验 实验环境PC机＋Win 7＋proteus仿真器实验日期2016.06.01 一．实验内容 基本要求 1.理解CPU运算器中寄存器的作用 2.设计并验证寄存器组（至少四个寄存器） 扩展要求 3.实现更多的寄存器（至少8个） 思考题： 思考随着寄存器的增多，电路设计的复杂度是什么比例增大？ 二．理论分析或算法分析 1.基本要求 使用74LS373充当寄存器，74LS139做地址译码，74LS245用作输入，数码管显示寄存器内的数据。74LS139为二-四译码器，用两根线作为地址线接到74LS139的输入端，输出端分别接到每个74LS373的OE上，再用一个74LS139配合反相器产生控制每个74LS373的LE的信号。74LS245的输出端分别对应接到373输入端的每个管脚上的。74LS373的输出端对应接到数码管的对应管教上，以实现数据的显示。先在各个寄存器中输入不同的数据，然后关闭74ls248(输入)，选择不同的373(寄存器)，在数码管上显示不同的数据。 2.扩展要求 与基本要求相比大体不变，地址译码部分选择74LS138来做地址译码器。原理图连接方式原理不变，验证方式不变。
实验六移位寄存器 一、实验目的 1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法。 2、熟悉移位寄存器的应用—实现数据的串行、并行转换和构成环形计数器。 二、实验原理 1、移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器,只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。 本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为CC40194或74LS194，两者功能相同，可互换使用，其逻辑符号及引脚排列如图9—1所示。 图9—1 CC40194的逻辑符号及引脚功能 其中D0、D1、D2、D3为并行输入端; Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；SR为右移串行输入端，SL为左移串行输入端；S1、S0为操作模式控制端；C R为直接 无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。 CC40194有5种不同操作模式：即并行送数寄存，右移（方向由Q0～Q3），左移(方向由Q3～Q0)，保持及清零。 S1、S0和C R端的控制作用如表9—l。 表9—l
2、移位寄存器应用很广，可构成移位寄存器型计数器;顺序脉冲发生器；串行累加器；可用作数据转换，即把串行数据转换为并行数据，或把并行数据转换为串行数据等。本实验研究移位寄存器用作环形计数器和数据的串、并行转换。（1）环形计数器 把移位寄存器的输出反馈到它的串行输入端，就可以进行循环移位，如图9—2所示，把输出端Q3和右移串行输入端S R相连接，设初始状态Q0Q1Q2Q3=1000，则在时钟脉冲作用下Q0Q1Q2Q3将依次变为0100→0010→0001→1000→……，如表9—2所示，可见它是一个具有四个有效状态的计数器，这种类型的计数器通常称为环形计数器。图9—2电路可以由各个输出端输出在时间上有先后顺序的脉冲。因此也可作为顺序脉冲发生器。 图9—2环形计数器表9—2 如果将输出作与左移串行输入临，相连接，即可达左移循环移位。 （2）实现数据串、并行转换 ①串行／并行转换器 串行／并行转换是指串行输入的数码，经转换电路之后变换成并行输出。图9—3是用二片CC40194（74LS194）四位双向移位寄存器组成的七位申／并行数据转换电路。 图9—3 七位串行／并行转换器 电路中S0端接高电平1，S1受Q7控制，二片寄存器连接成串行输入右移工作模式。Q7是转换结束标志。当Q7＝1时，S1为0,使之成为S1S0＝01的串入右移工作方式，当Q7＝0时，S1＝1, S1S0＝10则串行送数结束，标志着串行输入的数据已转换成并行输出了。’ 串行／并行转换的具体过程如下： 转换前，C R端加低电平，使1、2两片寄存器的内容清0，此时S1 S0＝11，
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
移位寄存器实验报告 姓名：陈素学号：3120100621 专业：软件工程课程名称：逻辑与计算机设计基础实验同组学生姓名：张闻 实验时间：y yyy-mm-dd 实验地点：紫金港东4-509 指导老师：一、实验目的和要求 掌握移位寄存器的工作原理及设计方法 掌握串、并数据转换的概念与方法 了解序列信号在CPU控制器设计中的应用 二、实验内容和原理 2.1 实验原理 带并行置入的移位寄存器 移位寄存器：每来一个时钟脉冲，寄存器中的数据按顺序向左或向右移动一位必须采用主从触发器或边沿触发器 不能采用电平触发器 数据移动方式：左移、右移 数据输入输出方式 串行输入，串行输出 串行输入，并行输出 并行输入，串行输出 串行输入的移位寄存器 使用D触发器，可构成串行输入的移位寄存器 2.2 标题 <正文>
带并行输入的右移移位寄存器 数据输入移位寄存器的方式：串行输入、并行输入 带并行输入的8位右移移位寄存器 module shift_reg(clk, S, s_in, p_in, Q); input wire clk, S, s_in; input wire [7:0] p_in; output wire [7:0] Q; wire [7:0] D; wire nS; FD FDQ0(.C(clk), .D(D[0]), .Q(Q[0])), FDQ1(.C(clk), .D(D[1]), .Q(Q[1])), FDQ2(.C(clk), .D(D[2]), .Q(Q[2])), FDQ3(.C(clk), .D(D[3]), .Q(Q[3])), FDQ4(.C(clk), .D(D[4]), .Q(Q[4])), FDQ5(.C(clk), .D(D[5]), .Q(Q[5])), FDQ6(.C(clk), .D(D[6]), .Q(Q[6])), FDQ7(.C(clk), .D(D[7]), .Q(Q[7])); OR2 D0_L(.I0(L_0), .I1(R_0), .O(D[0])), D1_L(.I0(L_1), .I1(R_1), .O(D[1])), D2_L(.I0(L_2), .I1(R_2), .O(D[2])), D3_L(.I0(L_3), .I1(R_3), .O(D[3])), D4_L(.I0(L_4), .I1(R_4), .O(D[4])), 串行输入 S
实验六移位寄存器 学院：信息科学与技术学院 专业：电子信息工程 姓名：刘晓旭 学号：2011117147 一：实验目的 1.掌握移位寄存器的工作原理，逻辑功能 2.掌握集成移位寄存器74LS194的逻辑功能及应用 二：实验器材 74LS00 74LS74 74LS194 CD4008B 三：实验原理 寄存器用于寄存一组二值代码，它被广泛应用于各类数字系统和计算机中，一个触发器能储存1位二值代码，N个触发器组成的寄存器能储存N位二值代码。移位寄存器除了具有存储代码功能以外，还具有移位功能。所谓移位功能，是指寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移。因此，移位寄存器不但可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行---并行转换，数值的运算和处理。 四．实验内容 （一）验证74LS194的逻辑功能，按功能表进行。
对D 0，D 1，D 2，D 3预置数，使D 0D 1D 2D=1001，如图（1） 图1 向左移位时，此时令S 0=0，S 1=1，D IL =1，该时刻的电路图如图（2） 图2 向右移位时，此时令令S 0=1，S 1=0，D IL =1，该时刻的电路图如图（3） 图3 结论：74LS194的逻辑功能与实验结果相一致并且与逻辑功能表相符合. 二）如图6.3所示，两个二制数A,B,分别存入74LS194(A),74LS194(B),现在要对它们进行按位相加，其和放入74LS194(A)中。试采用全加器CD4008B 和D 触发器74LS74组成能实现上述要求的电路，输出用二极管指示。 由图示可以连出电路图，如图（4）所示： 图4
置入数据时：S0=S1=RD’=1 A片 A=1,B=0,C=1,D=0 B片 A=1,B=0,C=0,D=1 S0=1,S1=0,RD=1，右移；则电路如图（5）（6）（7）（8）（9）所示： 图（5） 图6 图7 图8 图9
北京建筑大学 2015/2016 学年第二学期 课程设计 课程名称计算机组成原理综合实验 设计题目微程序控制器设计与实现 系别电信学院计算机系 班级计141 学生姓名艾尼瓦尔·阿布力米提 学号 完成日期二〇一六年七月八日星期五 成绩 指导教师 （签名） 计算机组成综合实验任务书
?实验目的 1．融合贯通计算机组成原理课程，加深对计算机系统各模块的 工作原理及相互联系（寄存器堆、运算器、存储器、控制台、 微程序控制器）。 2．理解并掌握微程序控制器的设计方法和实现原理，具备初步 的独立设计能力；3．掌握较复杂微程序控制器的设计、调试等 基本技能；提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的 能力。 ?实验电路 1. 微指令格式与微程序控制器电路 2.微程序控制器组成 仍然使用前面的CPU组成与机器指令执行实验的电路图，但本次实验加入中断系统。这是一个简单的中断系统模型，只支持单级中断、单个中断请求，有中断屏蔽功能，旨在说明最基本的原理。 中断屏蔽控制逻辑分别集成在2片GAL22V10（TIMER1 和TIMER2）中。其ABEL语言表达式如下： INTR1 := INTR; INTR1.CLK = CLK1; IE := CLR & INTS # CLR & IE & !INTC; IE.CLK= MF; INTQ = IE & INTR1;
其中，CLK1是TIMER1产生的时钟信号,它主要是作为W1—W4的时钟脉冲，这里作为INTR1的时钟信号，INTE的时钟信号是晶振产生的MF。INTS微指令位是INTS机器指令执行过程中从控制存储器读出的，INTC微指令位是INTC机器指令执行过程中从控制存储器读出的。INTE是中断允许标志，控制台有一个指示灯IE显示其状态，它为1时，允许中断，为0 时，禁止中断。当INTS = 1时，在下一个MF的上升沿IE变1，当INTC = 1时，在下一个MF的上升沿IE变0。CLR信号实际是控制台产生的复位信号CLR#。当CLR = 0时，在下一个CLK1的上升沿IE变0。当 CLR=1 且INTS = 0 且 INTC = 0时，IE保持不变。 INTR是外部中断源，接控制台按钮INTR。按一次INTR按钮，产生一个中断请求正脉冲INTR。INTR1是INTR经时钟CLK1同步后产生的，目的是保持INTR1与实验台的时序信号同步。INTR脉冲信号的上升沿代表有外部中断请求到达中断控制器。INTQ是中断屏蔽控制逻辑传递给CPU的中断信号，接到微程序控制器上。当收到INTR脉冲信号时，若中断允许位INTE＝０，则中断被屏蔽，INTQ仍然为０；若INTE ＝１，则INTQ ＝１。 为保存中断的断点地址，以便中断返回，设置了一个中断地址寄存器IAR。第二节图4中的IAR（U19）就是这个中断地址寄存器，它是一片74HC374，有LDIAR和IAR_BUS#两个信号输入端，均连接至微程序控制器。LDIAR信号的上升沿到达时，来自程序计数器PC的地址会置入IAR中。IAR_BUS#为０时，保存在IAR中的断点地址会输出