实验一 寄存器实验

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。

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。

寄存器的测试与调试实验寄存器是计算机中非常重要的组成部分之一，它能够存储和传输数据，是实现计算和控制的关键。

为了确保计算机系统的正常运行，寄存器的测试与调试是不可或缺的实验过程。

本文将介绍寄存器的测试和调试方法以及实验步骤。

一、测试方法1. 寄存器的功能测试功能测试是对寄存器进行基本功能验证的过程，主要包括以下几个方面：（1）读写功能测试：通过向寄存器写入数据，再从寄存器中读出数据，验证寄存器的读写功能是否正常。

（2）位操作功能测试：使用位操作指令对寄存器的各个位进行测试，检查每个位是否能够正确置位或清零。

（3）运算功能测试：通过对寄存器进行运算，例如加法、减法等，验证寄存器的运算功能是否正常。

2. 寄存器的边界测试边界测试是对寄存器在最大值和最小值边界情况下的表现进行测试，以验证寄存器能否正确处理边界条件。

例如对于一个8位寄存器，可以测试它在最大值255和最小值0的情况下是否能够正确地进行溢出和下溢处理。

3. 寄存器的异常测试异常测试是对寄存器在异常情况下的表现进行测试，以验证寄存器是否能够正确地检测和处理异常。

例如对于一个标志寄存器，可以测试它在某些特定条件下能否正确地置位或清零。

二、调试方法1. 寄存器的读写调试寄存器的读写调试主要是通过调试工具或者软件模拟器来实现的，可以逐步执行指令并观察寄存器的读写情况，检查是否存在读写错误或者异常。

在调试过程中，可以通过设置断点来暂停程序的执行，以便观察寄存器的值是否满足预期。

2. 寄存器的位操作调试位操作调试可以通过逐个操作寄存器的位来观察寄存器的变化情况，以确定位操作是否正确。

在调试过程中，可以使用调试工具提供的位操作命令来进行调试，例如设置位、清零位、翻转位等。

3. 寄存器的运算调试运算调试是通过在寄存器中执行运算指令并观察结果来验证寄存器的运算功能是否正常。

在调试过程中，可以逐步执行运算指令，并观察运算结果是否满足预期，同时还可以通过设置断点来逐步跟踪运算过程，以便更好地进行调试。

实验一、寄存器实验一、实验目的了解模型机中各种寄存器的结构、工作原理及其控制方法，掌握运算器中寄存器的数据传输方法和基本控制原理，为后续学习CPU中数据在各寄存器之间的传输做必要的知识储备。

二、实验要求使用CP226 实验平台，将要求的数据写入相关的寄存器，并能得到准确的实验结果。

三、实验内容利用CP226 实验平台上的K23-K16开关作为DBUS 的数据，K7..K0中的某些开关作为控制信号（控制方式见六），将K23-K16上的数据写入累加器A、工作寄存器W、数据寄存器组R0、R1、R2、R3中。

其具体内容如下（本实验为脱机实验）：1.将二位学生学号的最后2位以BCD码的方式分别写入累加器A和工作寄存器W中，并将实验结果的局部贴图粘贴在实验报告上；2.将二位学生学号的最后2位以BCD码的方式分别写入R0和R1、R2和R3工作寄存器中，并将实验结果的局部贴图粘贴在实验报告上。

说明：假设某学生的学号是10112025，则最后两位是25，它的BCD码是25H，此时开关K23-K16提供的数据见表1-1所示。

表1-1：学号后两位为25时，K23..K16的开关数据（开关拨到上方为1，拨到下方为0）四、模型机概况CP226 模型机中包括了一个标准CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。

其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD 实现，其它电路都是由离散的数字电路组成。

模型机为8 位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。

相比而言8 位机的实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收（模型机的结构见附件1）。

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。

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。

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。

移位寄存器实验三大队三营卢上游C022012020实验一: m 序列的采样实现（内容包括: 迹函数表示法、的陪集分解、m 序列的线性结构）（一）、算法思路1.n21Z *-的陪集分解 Step1:求出集合, 即找出1到中所有与互素的数。

Step2:求 的陪集分解。

采用遍历的方法, 取中的任意元素, 根据平移等价公式:存在整数使得成立, 找出与采样平移等价的序列对应的元素, 并都置为-1, 即取为一个陪集的代表元, 放入到集合中, 由此可知, 当遍历完后就可以得到所有陪集的代表元了, 即为集合的所有元素。

Set3: 取集合中所有元素、、……、, 对所给的n 级m 序列进行采样,得到、、……、, 即所有不同的n 级m 序列。

2.m 序列的线性结构Step1: 对于一个n 级m 序列取前2n 项, 代入递推关系式中, 求解方程组, 得到n 阶本原多项式。

如果能够取得所有的n 级m 序列的前2n 项,那么就能求得所有的n 阶本原多项式, 而获得所有的n 级m 序列, 实验（1）已经给出, 在这个实验中只给出了一个本原多项式。

Step2:对于求解方程组, 的取值, 采用给定一个数值, 使得对应于的二进制数的第位, 如果满足方程组, 则代入到中, 即为本原多项式, 如果不满足, 则, 直到。

3.迹函数表示法取为n 次本原多项式的根, 利用多项式表示法表示出中的所有元素, 对中每一个元素, 求（Tr(),Tr(),Tr(),… ,Tr(),…）, 即可得到G （f ）中的所有序列。

因为在编程时发现迹函数的化解无法实现, 所以参考了刘帅在这一块的作业。

（二）、实验结果1.n21Z *-的陪集分解 用书上的例3.4.4验证本程序的正确性。

利用程序, 我们对4级m 序列进行采样, 实验结果如下:2.m 序列的线性结构以书上129页19题为例:3.迹函数表示法我们以5次本原多项式为例对程序进行验证, 实验结果如下:实验二: 梅西迭代算法实现(内容包括: 周期序列极小多项式、由已知m序列获得全部n次本源多项式)1.算法思路(1)一般梅西迭代算法(求产生N长二元序列的最短移位寄存器) Step1:取初始值: 。