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)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
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。

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。

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。

初：未知当前：2016-7-3 主笔：An gel实验报告课程名称：计算机组成原理实验项目：寄存器的原理及操作姓名：专业：计算机科学与技术班级：学号：计算机科学与技术学院实验教学中心20 16 年6 月20 日初：未知 当前：2016-7-3 主笔：An gel 版本：1实验项目名称： 寄存器的原理及操作 ________________一、 实验目的1. 了解模型机中A, W 寄存器结构、工作原理及其控制方法。

2. 了解模型机中寄存器组 R0..R3结构、工作原理及其控制方法。

3. 了解模型机中地址寄存器MAR ，堆栈寄存器ST ,输出寄存器 OUT 寄存器结构、工作原理及其控制方法。

二、 实验内容1、 A 、W 寄存器：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 A ，W 。

2、 R0、R1、R2、R3寄存器实验：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，对数据寄存器组R0..R3进行读写。

3、 MAR 、ST 、OUT 寄存器：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，将数据写入地址寄存器MAR ，堆栈寄存器ST ，输出寄存器 OUT 。

三、 实验用设备仪器及材料伟福COP2000系列计算机组成原理实验系统四、实验原理及接线实验1： A ，W 寄存器实验；DBUSLD3U50C D3U5 ■ DBUS6 >【賊/DBLS4QQQQQ仪卫吨n Jd —J Jo-■1 -X:LXDgDDDQDiD c I 3 4 4_■ s- Tieft连接 倍号礼援入孔 作用有效电乎] J]厘 J3座^fK23-KJ6*E 入 DBLSrm2AEX K3选遹A低电平有效 ■i. J- WENK.4 选逋w低电权说 4ALLCK匚 LOCK ALU 二昨強冲 上升沿打人实验2: R0, R1, R2, R3寄存器实验愴号孔 接入JL 榨用 有效电京IIJ]坚 J3陛為 K23«l &接 ADEHJ5[7®11 RRD KII 奇存缚纠读歧堤 低电乎有效 R J RWR KID 舒存#盅写便能 仁壬“=\4SB KI 审存器选摊B SSA KO 寄蜩«#A6 RCK CLOCK空存密二冬应2上升沿打入实验3: MAR 地址寄存器，ST 堆栈寄存器，OUT 输出寄存器WEN"4»Ci2■ — 1 1 0UFC1X1* J 、 1<313< 417 S€ , U- > < *15 ) < - TT 5 € 1 13< ?t ： \t/FfI 屮加亍DELI 细 DBL 用]>BUM .DBUSJ DBUS2■f DBUST .IJJitJSD VLTW5JW4WJv.-j SWI :wocft^fctc\i CMv.-ffiVSS4VBIQ -:吁垢冷HJ 'CILTfiKEllg ""■Md尋存堆MAR 原理铝MAR 为存储器地址寄存器，其功能是存储操作数在内存中的地址，信号MAREN 的功能是将数据总线DBUS 上数据MAR ，信号MAROE 的功能是将 MAR 的值送到地址总线 ABUS 上tTHl.W<'&BC&S ； S j•、'C DBLS2~kDBISI <.DBLMST 堆栈寄存器的作用，是岀现中断或子程序调用时，保存断点处PC 的值，以便中断或子程序结束时,能继续执行原程序。