计算机组成原理实验报告-寄存器实验

第 1 页 共 3 页 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：312011080611118 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

第 2 页 共 3 页 （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。

实验报告 成绩 课程名称 计算机组成原理 指导教师

实验日期

院(系) 计算机科学与技术学院 专业班级 实验地点

学生姓名 学号 同组人

实验项目名称 实验二 八位寄存器

一、 实验目的和要求

实验目的：

1.了解寄存器的工作原理和构成；

2.熟悉 EDA 工具软件的使用方法。

实验要求：

1.电源选用+5V，注意D触发器的置0端和置1端必须接高电平，即+5V电源。

否则D触发器工作不正常。

2. D触发器可以选用 74LS74（7474 也可），其逻辑符号（图中SD为置1端，

接低电平有效；图中CD为置0端，接低电平有效；CP为脉冲）。

二、 实验原理

设计一个八位寄存器,该寄存器具有一个时钟输入端CLK，一个复位端RE，八

个并行数据输入端d7,d6,…d0和八个数据输出端q7,q6,…q0，当时钟脉冲到来时,

并行数据输入端的数据被送入寄存器中。

寄存器框图如图所示。 实验报告（附页）

三、 主要仪器设备

1.操作系统为WINDOWS的计算机一台；

2.数字逻辑与计算机组成原理实验箱一台；

3.基本D触发器7474。

四、 实验方法与步骤

1. 原理图输入：采用图形输入法在计算机上完成实验电路的原理图输入。

实验报告（附页）

2. 管脚定义：根据硬件实验平台资源示意图和附录一“平台资源和FPGA引

脚连接表”完成原理图中输入、输出管脚的定义。

将寄存器的输出q7－q0分别锁定在LD7－LD0上。

将寄存器的输入d7－d0分别锁定在K7－K0上。

将寄存器的输入脉冲CLK锁定在单脉冲(Pin 132引脚)上。

3.原理图编译、适配和下载：在QuartusⅡ环境中选择EP2C8Q208C8器件，进

行原理图的编译和适配，无误后完成下载。

实验报告（附页）

4.功能测试：改变K7－K0的状态，按动一次单脉冲键，LD7－LD0的显示将与

K7－K0相对应，若有错则重新调试。

千里之行，始于足下。

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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Mars

3. 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。 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。

2.1 寄存器实验

姓名：孙坚 学号：134173733 班级：13计算机 日期：2015.4.3

一．实验要求：利用CPTH 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．实验电路：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。

CPTH 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

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

四．实验数据及步骤：

实验1：A，W 寄存器实验

寄存器A，W 写工作波形图 连接线表：

系统清零和手动状态设定：K23-K16开关置零，按[RST]钮，按[TV/ME]键三次，进入"Hand......"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．

将66H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66H

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66H 被写入A 寄存器。

将88H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88H

K23 K22 K21 K20 K19 K18 K17 K16

1 0

0 0 1 0 0 0

置控制信号为：

按住STEP脉冲键，CK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STEP 键，CK 由低变高，产生一个上升沿，数据88H 被写入W 寄存器。