计算机组成原理实验四移位控制实验

实验四移位控制实验

一、实验目的

(1)了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能。

(2)掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法。

(3)掌握移位寄存器工作模式的设置，观察在不同工作模式下移位

寄存器的逻辑功能。

二、实验原理

移位操作时算术逻辑运算部件ALU众多操作中的一种，74LS181 算数逻辑运算芯片不带位移功能，需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作。实验台选用74LS299作为移位部件，与74LS181组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)。移位操作有很重要的逻辑意义，对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘2操作(Si+仁Si X 2),左移和算数加结合可实现算数乘操作；右移一个二进制位就相当于进行了一次除2操作(Si+仁Si宁2),右移和算数减的结合可实现算数除操作。

1. 芯片74LS299的逻辑功能

4LS299是一种数据宽度为8为的多功能移位寄存器芯片，片内含有8为寄存器D7-DO,与普通寄存器芯片不同之处是D7- DO与1/06 —1/00除了——对应输出外还可有左右移位输出。左移时D0对

应I/O1、D1对应I/O2……以此类推；右移时D7对应I/O6、D6对应I/O5……

也以此类推。对于输出、左右移位输出功能的选择，由S1、

SO的功能控制端决定。芯片封装在具有20引脚的封装壳中，封装型式见图2-5。

5V S1 SL Q7 107 IO5 103 101 CP SR

肓7Fi 171 ITFI nr 131 121 m

74LS299

123456789 10

SO 0E1 0E2 I06 I04 I02 IO0 QO M GDN

图2-574LS299

74LS299芯片的主要引脚有：

(1) I07 —IO0：数据输入/输出端，芯片的输入/输出共用一个引脚，不同于74LS181输入、输出端引脚是分开的。

(2) SO、S1 :功能控制端，控制左移、右移等逻辑功能。

(3) OE1 OE2输出使能端，低电平时，IO7-IO0处于输入状态，高电平时，IO7-IO0处于输入状态。

(4) CP时钟输入端，数据的输入、位移需要在时钟脉冲的同步控制下动作。

(5) M:清零端，低电平有效，清零位移寄存器。

(6) Q7:高位左移输出，左移时接受D7的信号。

(7) Q0低位右移输出，右移时接受D0的信号。

(8) SL：高位左移输入端，左移时向D0送入信号

(9) SR低位右移输入端，右移时向D7送入信号

74LS299芯片的逻辑功能见表2-5，如表中所示，当S1 S0=01, M=1 CP信号上升沿时，实现左移输出。

2. 位移实验逻辑电路

位移实验逻辑电路由一片

74LS299芯片、CY标志触发器和逻辑

门构成，具有不带CY 的循环右移、带CY 的循环右移、具有不带 CY 的循环左移、带CY 的循环左移4条循环位移环路，电路逻辑如图2-6 所示。电路中CY 标志寄存器的功能不再是实验二、实验三中74LS181 算术逻辑运算的进位/借位标志，而是循环移位电路的一部分。带 CY 的循环移位是8个数据位和1个CY 位构成的循环移位；不带CY 的循 环移位仅仅是8个数据位构成的循环移位。不同循环移位形式的图示 说明表见表2-6

« 1-6 4种移隹雜式说职

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HUS TO 299 299 TO BUS

移位实验电路用M S1、SO、T4脉冲共5个控制信号实现直接数据输出、不带CY的循环右移输出、带CY的循环右移输出、不带CY的循环左移输出、带CY的循环左移输出、从总线（BUS装入数据等逻辑操作。每次操作完成上述6种功能的1种，不同操作的组合可实现不同的移位结果，电路的逻辑控制状态见表2-7。

三、实验过程

1. 连线

（1）连接实验一（输入、输出实验）的全部连线。

（2）按实验逻辑原理图连接、S1、SO、M4根电平控制信号线。

（3）连接时钟单元（CLOCK UNIT与微程序控制单元（MAIN CONTROL UNI的T4。

2. 数据载入操作过程

(1)把有关手动控制开关全部拨到高电位，即处于无效状态，把时钟单元的时钟信号方式开关设在“ STEP状态。

(2)拨动一下C(—)L( —)R(—)开关，既实现“1-0-1 ”，产生一个清除脉冲，清除可能存在的CY标志显示。

(3)把输入数据开关上拨一个实验数据，如“”，即16进制的01H.

(4)把1( —)0( —)-( —)R(—)控制开关拨下，实验数据送到总线。

(5)查表2-5，载入MS1、S0为111,按一下时钟单元的“START 按钮，发一个T4信号，把实验数据送入299芯片。

(6)把输入数据开关上的实验数据拨乱，1( —)0( —)-( —)R(—) 控制开关拨上，断开总线与输入数据开关的联系，这时总线上的数据应为“”。

(7)查表2-5，直接输出数据M S1、S0为100,把信号拨成0,229

内部数据送总线，这时总线上的数据应为初始实验数据“”。

3. 数据左移操作过程

(1)按表2-5把S1、S0拨成0、1,其他不动，按一下时钟单元的“ START按钮，发一个T4信号，数据左移一位输出到总线，显示为“”。

(2)第2次按“ START按钮显示为“”。

(3)按第8次“START按钮时，总线上的数据显示为“”，CY

标志位显示“1”

（4）按第9次“START按钮时，总线上的数据回到初始状态“” CY 标志位显示“ 0”完成了所谓的带进位循环左移一周的操作。

4. 其他移位操作

（1）在上面的基础上把M拨成0,其他不动，按“ START按钮，发T4信号，这是CY操作位不参加移位，实现所谓的不带“ CY' 标志循左移。

（2）按表2-5把M S1、S0拨成1、1、0,可完成带“ CY'标志循环右移的操作。

（3）按表2-5把M S1、S0拨成0、1、0,可完成不带“ CY 标志

循环右移的操作。

（4）把控制开关拨动一下，实现“1-0-1 ”产生一个脉冲，移位后的数据将送到数据输出部件L7-L0显示。

四、结果与总结

（1）变换不同的数据反复进行带CY标志的循环右移、无CY标志的循环右移、带CY标志的循环左移、无CY标志的循环左移操作，观察实验数据变化，将实验结果记录在表2-8中。

（2）实验台的移位逻辑电路只有循环移位通道没有不循环移位

通道，思考怎么样在现有的设备上进行不循环左、右移位操作（提示：用清零CY标志的方法断开循环通道）。

（3）不循环的左移和算数加操作的结合是实现算数乘操作的基础，思考将一个变量乘以常数5或常数6 （既计算A X 5或A X 6）的

操作步骤.

(4)结合上面的问题，总结解决问题的方法和过程，把观察到的现象和对课本上的原理的理解写入实验报告。

表2-8实验四结果记录

计算机组成原理实验

计算机组成原理上机实验指导

一、实验准备和实验注意事项 1．本课程实验使用专门的TDN-CM++计算机组成原理教学实验设备，使用前后均应仔细检查主机板，防止导线、元件等物品落入装置内导致线路短路、元件损坏。 2．完成本实验的方法是先找到实验板上相应的丝印字及其对应的引出排针，将排针用电缆线连接起来，连接时要注意电缆线的方向，不能反向连接；如果实验装置中引出排针上已表明两针相连，表明两根引出线内部已经连接起来，此时可以只使用一根线连接。 3．为了弄清计算机各部件的工作原理，前面几个实验的控制信号由开关单元“SWITCH UNIT”模拟输入；只有在模型机实验中才真正由控制器对指令译码产生控制信号。在每个实验开始时需将所有的开关置为初始状态“1”。 4．本实验装置的发光二极管的指示灯亮时表示信号为“0”，灯灭时表示信号为“1”。 5．实验接线图中带有圆圈的连线为实验中要接的线。 6．电源关闭后，不能立即重新开启，关闭与重启之间至少应有30秒间隔。 7．电源线应放置在机内专用线盒中。 8．保证设备的整洁。

二、实验设备的数据通路结构 利用本实验装置构造的模型机的数据通路结构框图如下图。其中各单元内部已经连接好，单元之间可能已经连接好，其它一些单元之间的连线需要根据实验目的用排线连接。 图0-2 模型机数据通路结构框图

实验一运算器实验：算术逻辑运算实验 一．实验目的 1．了解运算器的组成结构； 2．掌握运算器的工作原理； 3．掌握简单运算器的数据传送通路。 4．验证运算功能发生器(74LSl81)的组合功能。 二．实验设备 TDN-CM++计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 三．实验原理 实验中所用的运算器数据通路如图1-l所示。其中两片74LSl81以串行方式构成8位字长的ALU，ALU的输出经过一个三态门(74LS245)和数据总线相连。三态门由ALU-B控制，控制运算器运算的结果能否送往总线，低电平有效。 为实现双操作数的运算，ALU的两个数据输入端分别由二个锁存器DR1、DR2(由74LS273实现)锁存数据。要将数据总线上的数据锁存到DR1、DR2中，锁存器的控制端LDDR1和LDDR2必须为高电平，同时由T4脉冲到来。 数据开关(“INPUT DEVICE”)用来给出参与运算的数据，经过三态门(74LS245)后送入数据总线，三态门由SW-B控制，低电平有效。数据显示灯(“BUS UNIT”)已和数据总线相连，用来显示数据总线上的内容。 图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为脉冲信号外，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。 ALU运算所需的电平控制信号S3、S2、S1、S0、Cn、M、LDDR1、LDDR2、ALU-B、SW-B均由“SWITCH UNIT”中的二进制数据开关来模拟，其中Cn、ALU-B、SW-B为低电平有效，LDDRl、LDDR2为高电平有效。 对单总线数据通路，需要分时共享总线，每一时刻只能由一组数据送往总线。

计算机组成原理第四次实验报告

实验报告 专业班级: 姓 名: 机器号: 学 号: E-mail: 指导教师： 总成绩： 分步成绩： 出勤： 实验表现 实验报告： 实验五 模型机与机器指令执行实验 一 实验目的 1 实验目的 (1) 掌握控制器的工作原理 (2) 掌握由控制器、运算器、存储器、组成的模型机的工作原理 (3) 通过运行各种简单程序，掌握机器指令和微指令的关系 2 实验要求 (1) 做好实验预习和准备工作，掌握本次实验所用指令系统功能 (2) 将实验用汇编语言源文件编译成机器语言的目标文件 (3) 完成规定的实验内容 (4) 故障分析与排除 (5) 实验结束时完成实验报告，并将报告提交服务器。 二 实验原理 模型机的逻辑框图如图所示。其指令系统和微指令系统可参看资料。在本实验中，模型机作为一个整体工作。所有微程序的控制信号由微程序存储器uM 输出。而各寄存器，运算器的控制端口与uM 联接。 计算机组成原理 机 A W T D L R ST R3R2R1 R0 MAR keyin portout PC mem_a mem_d IR Control 24 ALU DBUS ABUS IA IBUS INT_CODE Display Input SRAM

ADD A，#106 071C01不带进位加法C7FFEF FFFE90 CBFFFF 07 08 08 1C 1D 1E EM=01 EM=CC,W=01 EM=06，A=01 RET08CC返回语句FEFF5F CBFFFF 09 04 CC CD EM=00 EM=06 JMP LOOP04 05AC02无条件跳转语句C6FFFF CBFFFF 05 02 AC AD EM=02 EM=BC 四思考题 1，简述IR寄存器的作用，IR0，IR1的作用。IR2，IR3的作用。 答:IR寄存器用来存放从主存储器读出的一条指令。 IR0：用来存放后续指令地址。 IR1：保存当前正在执行的一条指令 IR2：保存将被存储的下一个数据字节的地址。 IR3：保存当前CPU所访问的主存单元的地址。 2，简述跳转指令的执行过程。 答：首先从SRAM中取指令经IBUS存入IR寄存器，并且解析指令，然后将指令码存入μPC，根据μPC从μM中读出微指令，通过控制端口执行该组微指令，该组微指令有两条，所执行的操作为：以PC为地址从EM中读出数据并送到数据总线上，再将数据总线上的数据存入PC中。该组微指令执行完毕后，从PC中将下一条指令的地址输出到MAR，再从MAR输入到SRAM，从SRAM中读取下一条指令，该条指令就是跳转到的标号位置的指令。 实验六指令/微指令设计实验 一实验目的 1 掌握计算机各种指令的设计和执行过程； 2 掌握指令/微指令的设计方法。 二实验原理 COP2000计算机组成原理实验仪，可以由用户自己设计指令/微指令系统，这样用户可以在现有的指令系统上进行扩充，加上一些较常用的指令，也可重新设计一套完全不同的指令/微指令系统。 做为原理，我们建立一个有如下指令的系统： 指令助记符指令意义描述 LD A，#II将立即数装入累加器A ADD A，#II累加器A加立即数 GOTO MM无条件跳转指令 OUTA累加器A输出到端口 因为硬件系统需要指令机器码的最低两位做为R0-R3寄存器寻址用，所以指令机器码要忽略掉这两位。这四条指令的机器码分别为04H，08H，0CH，10H。其它指令的设计相同。 指令系统设计 1．打开COP2000组成原理实验软件，选择[文件|新建指令系统/微程序]，观察软件下方的“指令系统”窗口，所有指令码都“未使用”。

计算机组成原理-进位移位控制实验

淮海工学院计算机工程学院实验报告书 课程名：《计算机组成原理》 题目：进位、移位控制实验 班级：软件081班 学号： 110831116 姓名：陈点点 评语： 成绩：指导教师： 批阅时间：年月日

一、实验内容 1. 验证带进位控制的算术运算功能发生器的功能。 2. 按给定的数据完成几种指定的算术运算。 3. 验证移位控制的功能。 二、实验设备 ZYE1601B计算机组成原理教学实验箱一台，排线若干。 三、实验原理 图l-3 进位控制实验原理图 进位控制运算器的实验原理如图1-3所示，在实验1.1的基础上增加进位控制部分，其中181的进位进入一个74LS74锁存器，其写入是由T4和AR信号控制，T4是脉冲信号，实验时将T4连至“STA TE UNIT”的微动开关+PS上。AR是电平控制信号（低电平有效），可用于实现带进位控制实验，而T4脉冲是将本次运算的进位结果锁存到进位锁存器中。 移位运算实验中使用了一片74LS299作为移位发生器，其八位输入/输出端以排针方式和总线单元连接。299_G信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，由S1 S0 M控制信号控制其功能状态，列表如下： 299_G S1 S0 M 功能 0 0 0 任意保持 0 1 0 0 循环右移 0 1 0 1 带进位循环右移 0 0 1 0 循环左移

0 0 1 1 带进位循环左移 任意 1 1 任意 装数 四、实验步骤 1. 按图1-4连接实验线路，仔细查检查无误后，接通电源。 图1-4 进位控制实验接线图 ALU_G ☉ S3 ☉ · · · CN ☉ LDDR1 ☉ LDDR2 ☉ AR ☉ JD1 D0· ··D7 ALU SW_G ☉ INPUT ☉ ALU_G ☉ S3 · · · ☉ CN ☉ LDDR1 ☉ LDDR2 ☉ AR ☉ SW_G T4 ☉ ☉ +PS SIGNAL DB SWITCH

移位运算器实验报告

移位运算器实验报告 移位运算器实验报告 移位运算器 实验报告 课程名称: 计算机组成原理 姓名/学号: 实验名称: 算术逻辑运算专业: 软件工程班级: 软件工程班指导教师: 实验日期: 2011年 10月 26日 实验成绩: 批阅教师签字: 第 1 页共 4 页 移位运算器实验报告 一、实验目的 , 验证移位控制的组合功能 二、实验设备 , 1、TDN,CM，组成原理实验仪一台 , 2、导线若干 三、实验原理 , 利用移位发生器(74LS299)、时序脉冲T4、信号控制使能端299-B、电平控制信号 AR及S0 S1 M控制其功能状态。如上图所示为移位控制电路.其中使用了一片74L

S299作为移位发生器,其8位输入/输出端可连接至内部总线。74LS299移位器的片选 控制信号为299,B，在低电平时有效。T4为其控制脉冲信号，由“W/R UNIT”单元 中的T4接至“STATE UNIT”单元中的单脉冲发生器KK2上而产生，S0、S1、M 作为移 位控制信号。 第 2 页共 4 页 移位运算器实验报告 四、实验内容 , 分别将理论值(每种位移进行三次)填入表中(初始值为5A),向299置数(置成5A

(01011010))。 , 设置S1、 S0、 M、299-B的状态，观察并记录移位结果(F、CY)。 F(三次移位结果) CY 299-B S1 S0 M 功能理论值实验值理论值实验值任意 0 0 0 保持 01011010 1 00101101 0 0 1 0 0 循环右移 10010110 1 01001011 0 10101101 0 带进位循环0 1 0 1 01010110 1 右移 10101011 0 10110100 0 0 0 1 0 循环左移 01101001 1 11010010 0 10110101 0 带进位循环0 0 1 1 01101010 1 左移 11010101 0 任意 1 1 任意装数 01011010 1 实验步骤: 1. 仔细查线无误后，接通电源。 2. 向移位寄存器装数。 <1> 拨动输入开关形成任意二进制数(注意形成的数据要能明显区分各位)。 <2> 使SWITCH UNIT单元中的开关SW-B=0，打开数据输入三态门。 <3> 使S0=1、S1=1，并按动微动开关KK2，则将二进制数装入移位寄存器。 <4> 使SW-B=1，关闭数据输入三态门。 3. 移位运算操作。参照“移位控制电路功能表”的内容，先将S1、S0和299-B置为 0、0和0，检查移位寄存器单元装入的数是否正确，然后通过改变S0、S1、M 的状 态，并按动微动开关KK2，观察移位的结果。 第 3 页共 4 页

计算机组成原理实验报告4

上海大学计算机学院 实验名称：指令系统实验 一、实验目的 1. 读出系统已有的指令，并理解其含义。 2. 设计并实现一条新指令。 二、实验原理 微程序和机器指令，实验箱的机器指令系统，实验箱机器指令系统的布线，实验箱机器指令系统的工作原理，实验箱PC的打入原理，程序存储器模式下的操作。 三、实验内容 1. 考察机器指令64的各微指令信号，确定该指令的功能。 (假设R0=77, A=11, 77单元存放56H数据,64指令的下一条指令为E8) 2. 修改机器指令E8，使其完成“输出A＋W的结果左移一位后的值到OUT”操作。 3*. 修改机器指令F0，使其完成“A＋R2的结果右移一位的值到OUT”的操作 四、实验步骤 实验任务一：

考察机器指令64的各微指令信号，确定该指令的功能。 实验步骤： 1．初始化系统（Reset)，进入μEM，在Adr字段送入64,按NX键,可查看其对应的微指令： 64: FF 77 FF 65: D7 BF EF 66：FF FE 92 67：CB FF FF 2．分析其二进制代码，分析其控制功能 64: 1111 1111 0111 0111 1111 1111 从寄存器R?中取出地址打入地址寄存器MAR。 65: 1110 0111 1011 1111 1110 1111 把地址寄存器MAR的存储器值EM打入寄存器W。 66：1111 1111 1111 1110 1001 0010 把寄存器A和寄存器W中的数据进行或运算后打入寄存器A和标志位C,Z。 67：1100 1011 1111 1111 1111 1111 读出下一条指令并立即执行。 四条指令功能：把寄存器A和寄存器R?中地址内存的数据进行或运算，结果保存在寄存器A中，然后执行下一条指令。 实验任务二： 1.分解任务：修改机器指令E8，使其完成“输出A＋W的结果左移一位后的值到OUT”操作的操作。第一步完成A＋W；并把“左移一位的值送OUT”；第二步完成取指令。 2.编制微指令：由“控制总线功能对应表”，可确定这四步基本操作的微指令码为：

实验四多寄存器数据输出及运算器移位实验

实验四多寄存器数据输出及运算器移位实验【实验要求】 利用CP226 实验箱的K16..K23 开关做为DBUS 数据的输入端，其它开关做为控制信号的输入端，将指定寄存器的内容传送到数据总线DBUS上。 【实验目的】 掌握模型机中不同寄存器中的数据传送到数据总线和运算器移位功能实现的工作原理与控制方法。 【主要集成电路芯片及其逻辑功能】 1. 74HC138译码器 本实验所涉及的主要集成电路芯片之一为74HC138，用于控制选择输出寄存器。74HC138是一个3-8译码器，引脚结构及其逻辑功能如下图与表所示。 输入 输出 使能代码 G1 G2=2B G C B A Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 2A G × 1 ××× 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ×××× 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2. 74HC245译码器 本实验所涉及的主要集成电路芯片之二为74HC245，用于ALU输出与总线连接。74HC245 是具有驱动能力的8位三态缓冲收发器，引脚结构如下图所示，其逻辑功能如下表所示。DIR

为输入输出转换端，置1时由A到B，置0时由B到A；OE为使能端，置1时A与B不通，置0时A与B连通。 【实验涉及的逻辑电路及原理】 1. 多寄存器数据输出 在CP226 实验箱中，有7 个寄存器可以向数据总线输出数据，但同一时刻只能有一个寄存器输出数据，且通过74HC138译码器决定7 个输出寄存器中哪个寄存器输出数据。多寄存器数据输出实验原理逻辑电路及对应逻辑功能如下图与表所示，其中X2、X1、X0为输出寄存器选择控制信号，IN_OE、IA_OE、ST_OE、PC_OE、D_OE、R_OE、L_OE分别为外部输入寄存器、中断向量寄存器、堆栈寄存器、PC寄存器、直通寄存器、右移寄存器、左移寄存器的使能控制信号。 多寄存器数据输出实验原理逻辑电路 多寄存器数据输出实验原理逻辑功能 X2 X1 X0 输出寄存存器 0 0 0 IN_OE 外部输入门 0 0 1 IA_OE 中断向量 0 1 0 ST_OE 堆栈寄存器

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？

计算机组成原理实验报告_4

《计算机组成原理及系统结构》实验报告 实验名称运算器实验、通用寄存器实验、移位寄存器实验 实验室实验楼418 实验日期2014-11-20、2014-11-25、2014-11-27 实验一运算器实验 一、实验目的 1. 掌握简单运算器的数据传输方式。 2. 验证运算器功能发生器（74LS181）及进位控制的功能组合。 3. 完成不带进位及带进位算术运算实验、逻辑运算实验，了解算术逻辑运算单元的运用。 二、实验原理 图1输入设备单元 实验中所用的输入/输出设备如图1所示。此次实验需要连线的有三个部分，一是运算单元，二是时序启停单元，三是缓冲输入单元。进行实验时，先按动复位按钮，让系统进行初始化，然后，操作通过【增址】切换到“L”状态，即手动模式进行，通过键盘，数据开关和二进制开关单元控制数据输入。写操作，读操作和运算结果都通过数据显示灯显示，该显示接口以二进制方式显示输出结果（灯亮表示该输出位为1，灯灭表示该输出位为0）。【单步】键用来控制脉冲信号，二进制开关中的LDDR1,LDDR2,ALU-B,SW-B,S3,S2,S1,S0,CN,M均为高电平有效（灯亮为高电平，灯灭为低电平）. 两片74LS181芯片以串/并形式构成的8位字长的运算器，两个芯片的控制端S0-S3和M各自相连，运算器的两个数据输入端分别由两个数据暂存器DR1,DR2锁存数据。将总线中的数据锁存到DR1和DR2中，则LDDR1或LDDR2需为高电平，当脉冲来临时，总线中的数据就可以锁存到DR1和DR2中了。数据显示灯已于总线相连，用来显示总线上的数据，当DR1,DR2打入数据时，数据开关三态门打开，运算器输入三态门关闭，输出

计算机组成原理移位运算实验报告

计算机组成原理实验五 移位运算实验．．．．．．．．．．．．．．． 姓名：陈衍席学号:1205110125 网工1202 【实验环境】 1. Windows 2000 或Windows XP 2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 【实验目的】 本次实验要求掌握移位控制的组合功能。 【实验要求】 可以利用原理图设计并实现给定数据的逻辑左移SLL、逻辑右移SRL、算术右移SRA几种指定的运算。实验要求自己给定一个数据，然后进行功能仿真，验证仿真结果与理论结果是否一致。 【实验原理】 移位运算器就是实现将二进制数向左或者向右移动多少位。二进制数据（真值）每相对于小数点左移一位，相当于乘以2；每相对于小数点右移一位，相当于除以2。 它根据二进制数有无符号分为逻辑移位运算和算术移位运算，另外还有循环移位。 1、逻辑移位：将移位的数据视为无符号数据，各数据位在位置上发生了变化，导致无符号数据的数值（无正负）放大或缩小。 2、算术移位：将移位的数据视为带符号数据（机器数）。算术移位的结果，在数值的绝对值上进行放大或缩小，同时，符号位必须要保持不变。 3、循环移位：所有的数据位在自身范围内进行左移或者右移，左移时最高位移入最低位，右移时最低位移入最高位。 其中算术左移SLA、算术右移SRA：把操作数看成带符号数。对寄存器操作数进行移位（要移动数的第0位——符号位不变。右移时空出的其余位补与第0位相同的1或0；左移时空出的位补0），位数由有效地址决定。 逻辑左移SLL、逻辑右移SRL：把操作数看成无符号数。对寄存器操作数进行移位（不管左右移，要移动数空出的位补0),位数由有效地址决定。 表移位运算器真值表 输入输出 D[31..0] SA[4..0] Right Arith SH[31..0] A B 右移标志算术运算标志D移位SA位 【实验步骤】 1、根据图中提示，建立移位运算器原理图文件。 注意： 由于在位移运算器的原理图设计中需要调用前面设计的32位2选1多路选择器，因此需要将在实验四的工程文件中建立的mux2x32、nux2x8、mux2x1的.bdf、.bsf文件导入到本次实验的工程文件中来。具体步骤：

计算机组成原理实验四移位控制实验

实验四移位控制实验 一、实验目的 (1)了解移位寄存器芯片(74LS299)的逻辑功能。 (2)掌握移位寄存器数据的载入、左移、右移的方法。 (3)掌握移位寄存器工作模式的设置，观察在不同工作模式下移位 寄存器的逻辑功能。 二、实验原理 移位操作时算术逻辑运算部件ALU众多操作中的一种，74LS181 算数逻辑运算芯片不带位移功能，需要在其他芯片的配合下才能实现移位操作。实验台选用74LS299作为移位部件，与74LS181组成具有移位功能的算术逻辑运算部件(ALU UNIT)。移位操作有很重要的逻辑意义，对一个数据左移一个二进制位就相当于进行了一次乘2操作(Si+仁Si X 2),左移和算数加结合可实现算数乘操作；右移一个二进制位就相当于进行了一次除2操作(Si+仁Si宁2),右移和算数减的结合可实现算数除操作。 1. 芯片74LS299的逻辑功能 4LS299是一种数据宽度为8为的多功能移位寄存器芯片，片内含有8为寄存器D7-DO,与普通寄存器芯片不同之处是D7- DO与1/06 —1/00除了——对应输出外还可有左右移位输出。左移时D0对 应I/O1、D1对应I/O2……以此类推；右移时D7对应I/O6、D6对应I/O5……

也以此类推。对于输出、左右移位输出功能的选择，由S1、 SO的功能控制端决定。芯片封装在具有20引脚的封装壳中，封装型式见图2-5。 5V S1 SL Q7 107 IO5 103 101 CP SR 肓7Fi 171 ITFI nr 131 121 m 74LS299 123456789 10 SO 0E1 0E2 I06 I04 I02 IO0 QO M GDN 图2-574LS299 74LS299芯片的主要引脚有： (1) I07 —IO0：数据输入/输出端，芯片的输入/输出共用一个引脚，不同于74LS181输入、输出端引脚是分开的。 (2) SO、S1 :功能控制端，控制左移、右移等逻辑功能。 (3) OE1 OE2输出使能端，低电平时，IO7-IO0处于输入状态，高电平时，IO7-IO0处于输入状态。 (4) CP时钟输入端，数据的输入、位移需要在时钟脉冲的同步控制下动作。 (5) M:清零端，低电平有效，清零位移寄存器。 (6) Q7:高位左移输出，左移时接受D7的信号。 (7) Q0低位右移输出，右移时接受D0的信号。 (8) SL：高位左移输入端，左移时向D0送入信号

计算机组成原理实验报告3-数据输出实验 移位门实验

千里之行，始于足下。 计算机组成原理实验报告3-数据输出实验移位 门实验 实验名称：数据输出实验-移位门实验 实验目的： 1. 学习了解移位门的工作原理； 2. 了解数据输出电路的作用和使用方法； 3. 掌握使用移位门进行数据输出的操作方法。 实验器材： 1. 计算机电路实验箱一套； 2. 计算机电路实验板一块； 3. 移位门一组； 4. 电源线、信号线各若干根。 实验步骤： 1. 将计算机电路实验箱接通电源，待实验板电源指示灯亮起后，确认实验板正常工作。 2. 将移位门按照实验板的接口连接方式插入到实验板上，确认连接牢固。 3. 根据实验要求，将需要输出的数据（如二进制数）设置在实验板上。 4. 打开实验板上的开关，开始进行数据输出实验。 5. 观察实验板上的 LED 显示灯，确认数据是否按照预期输出。 第1页/共3页

锲而不舍，金石可镂。 6. 通过观察实验板上的同步输出信号，判断数据输出是否完成。 7. 完成实验后，关闭实验板上的开关，断开实验板与实验箱的连接。 实验原理： 移位门是计算机中常用的逻辑门之一，它能够实现将数据进行移位操作。在数据输出实验中，我们使用移位门来控制数据的输出。移位门通过对输入数据进行移位操作，将移位后的数据输送给输出端口，实现数据的输出。移位门通常需要使用时钟信号控制，以确定移位的时机。 实验过程中，首先需要将需要输出的数据设置在实验板上。然后，通过打开实验板上的开关，将数据输送给移位门。移位门会根据时钟信号的控制，将输入数据进行移位操作，并将移位后的数据输出。通过观察 LED 显示灯和同步输出信号，我们可以判断数据是否按照预期输出，并判断数据输出是否完成。 实验结果和分析： 根据实验要求，我们设置了一个 4 位的二进制数进行输出实验。实验过程中，我们观察到 LED 显示灯按照预期显示了移位后的数据，并且同步输出信号在移位操作完成后也发生了相应的变化。这说明实验结果符合预期，移位门实现了数据的输出操作。 实验结论： 通过本次实验，我们了解了移位门的工作原理，并掌握了使用移位门进行数据输出的操作方法。实验结果证明，移位门能够实现将数据进行移位操作，并将移位后的数据输出。数据输出实验的成功进行，为我们进一步理解和掌握计算机组成原理打下了基础。 实验心得：

移位运算实验

移位运算实验 计算机组成原理实验报告 一、实验内容 验证移位运算电路的各种移位功能。 二、实验的目的和要求 掌握移位控制的功能及工作原理。 三、实验原理 移位运算实验电路的功能由s1，s0，m控制，具体功能见表2――2299-g00000× 011001s1000111s0×0101×M功能保持循环右移皮带传送循环右移皮带传送循环左移 皮带传送循环左移装载4号。使用实验设备、仪器和材料 el-jy-ii8型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 五、实验方法和过程（步骤）。 脱机实验（本实验中以1代表高电平，0代表低电平。例如：“c―g=1”，表示将控 制开关电路中代表“c-g”的开关拨为高电平，相应发光二极管，“t4=1（单步）”表示 按一下“脉冲源及时序电路”中的“单步”按钮，从而给电路中的“t4”端一个脉冲，以 后的实验中的开关的定义均同此） 1.按照下图连接实验电路：（连接时应遵循以下方法：对于水平排座椅，应将排插头 上的箭头插入水平排座椅；对于垂直排座椅，应将排插头上的箭头插入垂直排座椅的左侧） 2．实验步骤 1）装载编号和搬运循环向左移动：（1）按照以下步骤操作： （2）连续按动“单步”，可见数据带进位（进位指示灯“z”在运算器电路上，灯亮 表示进位1，灯熄灭表示进位为0）连续左移，开机时“z”灯状态反映进位，开灯时“z”亮表示有进位，00000001左移后00000011。开机时“z”灭表示无进位，00000001左移后00000010。 2.根据上述操作方法验证表2-2所列换档操作实验电路的功能。 六、实验过程原始记录(数据、图表、计算等) 例如，当S0=0、S1=1和M=1时，可以从菜单中看到，这是一个带进位的循环右移。

计算机组成原理移位寄存实验报告

计算机组成原理实验二 移位寄存实验 一、实验目的： 1、了解移位寄存器的硬件电路，验证移位控制与寄存的组合功能。 2、利用寄存器进行数据传输。 二、实验要求： 实现寄存器移位操作，了解通用寄存器的运用。 三、实验原理： 移位运算实验原理图 移位运算实验原理如图所示，使用了一片74LS299作为移位发生

器，其八输入/输出端以排针方式和总线单元连接。299—B信号控制其使能端，T4时序为其时钟脉冲，实验时将“W/R UNIT”中的T4接至“STATE UNIT”中的KK2单脉冲发生器，由S0、S1、M控制信号控制其功能状态，其列表如下： 299—B S 1 S 0 M 功能 0 0 0 任意保持 0 1 0 0 循环右移 0 1 0 1 带进位循环右移 0 0 1 0 循环左移 0 0 1 1 带进位循环左移 任意 1 1 任意装数 四、实验连接： 1.运算器控制信号连接： S0，S1，M，LDCZY，LDR0，/SW-B，/SR-B，/R0-B 2.完成连接并检查无误后接通电源。 五、实验仪器状态设定： 在闪动的“P.”状态下按动“增址”命令键，使LED显示器自左向右第一位显示提示符“H”，表示本装置已进入手动单元实验状态。 五、实验项目： （一）移位寄存器置数 首先置CBA=000，然后按下面流程操作： 数据开关（01101011）三态门置数 （01101011） 三态门

[CBA=001] [S0=1，S1=1] [CBA=111] [ “按STEP” ] （二）寄存器移位 置CBA=001并输入数据，然后置CBA＝111,参照实验原理中的移位寄存器控制特性表改变S0、S1、M，按动“单步”命令键，实验发现数据移位正确。 （三）移位结果寄存 我们选取R0，把移位寄存器移位后的内容寄存到通用寄存器。 在移位操作后保持CBA=111，S0=0，S1=0，然后令LDR0=1，再按动“单步”命令键，完成移位结果保存。 （四）移位结果读出 置CBA=100，总线指示灯显示R0内容，与上步中存的数一致。 六、实验总结： 通过本次实验的数据和理论分析进行比较、验证，我们验证了移位控制与寄存的组合功能，并熟悉了移位寄存器的数据传输方式。

计算机组成原理移位运算实验报告

计算机组成原理移位运算实验报告 移位运算是计算机中非常基础的运算之一，用于将二进制数的位数进行移动。移位运算可分为左移和右移两种，左移是将二进制数的位数向左移动，右移则是将二进制数的位数向右移动。移位运算通常用于二进制数的乘除运算、数据压缩、程序优化等方面。在本次实验中，我们将通过Verilog HDL 设计一个移位器，实现移位运算。 1. 实验原理和设计 设计移位器需要对移位运算的原理有一定的理解。在二进制数的移位运算中，移位的方向和位移的距离都是明确的，因此我们可以通过调整输入信号的位置，分别实现左移和右移。具体实现方法可以采用逻辑门电路实现，也可以采用移位指令指令直接实现。在本次实验中，我们采用逻辑门的实现方法。 移位器的设计主要分为以下几个步骤： 1. 采用Verilog HDL 自定义输入端口和输出端口。 2. 采用逻辑门电路实现移位器，包括左移和右移两种方式。 3. 对移位器进行仿真调试，验证移位器的正确性。

以下是实验所采用的Verilog HDL 代码： module shifter( input [15:0] in_data, input [1:0] shift_direction, input [3:0] shift_distance, output [15:0] out_data ); wire [15:0] shift_out; assign shift_out = shift_direction[0] ? (in_data << shift_distance) : (in_data >> shift_distance); assign out_data = shift_direction[1] ? (in_data << shift_distance) : (in_data >> shift_distance); endmodule 代码中定义了4 个输入端口和一个输出端口，在输入端口中，`in_data` 为需要进行移位的二进制数，`shift_direction` 为移动方向（0 为右移，1 为左移），

计算机组成原理实验报告(基本运算器实验：移位运算)

池州学院数学计算机科学系实验报告 专业：计算机科学与技术班级：实验课程：计算机组成原理 姓名：学号：实验室：硬件实验室 同组同学： 实验时间：2013年4月3日指导教师签字：成绩： 基本运算器实验：移位运算 一实验目的和要求 1.了解运算器的组成结构 2.掌握运算器的工作原理 二实验环境 PC机一台，TD-CMA 实验系统一套 三实验步骤及实验记录 （1）按图连接电路。 2.将时序与操作台单元的开关KK2 置为‘单拍’档, 开关KK1 、KK3 置为‘运行’档。

3.接好图后，如果实验箱和 PC 联机操作，则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果 方法是：打开软件，选择联机软件的“【实验】—【运算器实验】”，打开运算器实验的数据通路图，如图 1-1-6 所示。进行上面的手动操作，每按动一次 ST 按钮，数据通路图会有数据的流动，反映当前运算器所做的操作，或在软件中选择“【调试】—【单节拍】”，其作用相当于将时序单元的状态开关 KK2 置为‘单拍’档后按动了一次 ST 按钮，数据通路图也会反映当前运算器所做的操作。 4. 打开电源开关，如果听到有‘嘀’报警声，说明有总线竞争现象，应立即关闭电源，重新检查接 线，直到错误排除。然后按动 CON 单元的 CLR 按钮，将运算器的 A、B 和 FC、FZ 清零。（如上图） 5. 用输入开关向暂存器 A 置数。 ①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数，数据显示亮为‘1 ’，灭为‘0 ’。 ②置LDA=1，LDB=0，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个 T4上沿，则将二进制数置入暂存器 A 中，暂存器A 的值通过ALU单元的A7…A0八位 LED 灯显示。 6.用输入开关向暂存器B 置数。 ①拨动CON单元的SD27…SD20 数据开关，形成二进制数。 ②置LDA=0，LDB=1，连续按动时序单元的 ST 按钮，产生一个T4上沿，则将二进制数置入暂存器B 中，暂存器 B 的值通过 ALU单元的B7…B0八位 LED 灯显示。 7. 改变运算器的功能设置，观察运算器的输出。置 ALU_B=0、LDA=0、LDB=0 ，然后按表 1-1-1 置 S3、S2、S1、S0 和 Cn 的数值，并观察数据总线 LED 显示灯显示的结果。

计算机组成原理实验报告进位位控制、通用寄存器判零实验

第 1 页 共 4 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：进位位控制、通用寄存器判零实验 学号：312011********* 实验日期：2013-12-15 一、目的 1.熟悉带进位位控制的算术逻辑运算器的组成和硬件电路 2.用进位寄存器来实现带进位的左移、右移 3.熟悉判零线路 二、实验原理 （1）进位和判零电路的实验构成 进位和判零电路由1片GAL 、74LS74和两个LED （CY 、ZD ）发光管组成。当有进位时CY 发光管亮，ZD 发光管亮表示当前通用寄存器的内容为0。 （2）进位控制的原理 1.进位电路与通用寄存器、ALU 有着非常紧密的关系，算术逻辑单元的进位输出和通用寄存器带进位移动都会影响进位寄存器的结果。 2.若实验者在做算术逻辑实验时，选择了算术运算方式，当ALU 的计算结果输出至总线时，在CCK 上来一个上升沿，将把74LS181的进位输出位（CN+4）上的值（为了统一进位标识，1表示有进位，0表示无进位），打入进位寄存器（74LS74）中，并且有进位时CY （LED ）发光。 3.在进行通用寄存器的数据移位实验时，把CCK 和通用寄存器的工作脉冲接在一起，当选择带进位左移时，在工作脉冲下，通用寄存器的最高位将移入进位寄存器中，进位寄存器中的值将移入通用寄存器的最低位。当进位寄存器中的值为1时，CY （LED ）发光，若进位寄存器中的值为0时，CY （LED ）灭。同样在带进位右移时，也会产生这样的结果。 4.通过把通用寄存器中的每一位做“或”运算，当寄存器的每一位为0时，ZD 输出0，ZD （LED ）发光 图1 进位控制原理图

移位运算器实验

湖南文理学院实验报告 课程名称计算机组成原理实验名称移位运算器实验成绩 学生姓名王灵慧专业软件工程班级软工18104 学号201817040409 同组者姓名谌慧杰实验日期2018/11/15 一、实验目的 验证移位控制器的组合功能。 二、实验设备 DVCC-C9JH型计算机组成原理实验系统一套，排线若干。 三、实验内容 1、实验原理 移位运算实验原理如图3－4所示，使用了一片74L S299（U34）作为移位发生器，其八位输入/输出端通过74L S245引到总线，总线控制方式见图1—6，J A4接通时输出到总线。299B`信号由开关299B提供，控制其使能端，T4为其时钟脉冲，手动方式实验时将T4与手动脉发生器输出端S D相连，即J23跳线器上T4连S D。由信号S0、S1、M 控制其功能状态，详细见下表3—3。 2、实验接线 1、J20,J21,J22,接上短路片， 2、J24，J25，J26接左边； 3、J27,J28 右边； 4、J23 置右边T4选“SD” 5、JA5 置“接通”； 6、JA6 置“手动”； 7、JA3，JA4 置“接通”； 8、JA1,JA2,置“高阻”； 9、JA8 置上面“微地址” 10、EXJ1接BUS3 11、CE、ALU_B 置“1”， 12、299B 置“0”

四、实验步骤 ⑴连接实验线路，仔细查线无误后接通电源。 ⑵置数，具体步骤如下： ⑶移位，参照上表改变S0、S1、M、299B的状态，按 动手动脉冲开关以产生时钟脉冲T4，观察移位结果。

五、验证过程及结果 将299B置0; (1)将S1、S0分别置为1,0,M置为0，按下手动脉冲，观察结果 如下： 结果：循环右移，进位灯不亮。与预期结果一致。 (2) 将S1、S0分别置为0、0，M任意，按下手动脉冲，观察结 果如下：

计算机组成原理实验指导书

目录 目录 (1) 实验一寄存器实验 (2) 实验内容1：A，W寄存器实验 (2) 实验内容2：R0，R1，R2，R3寄存器实验 (4) 实验内容3：MAR地址寄存器，ST堆栈寄存器，OUT输出寄存器实验 (7) 实验二运算器实验 (9) 实验三数据输出和移位实验 (11) 实验四存储器EM实验 (15) 实验内容1： PC/MAR输出地址选择 (15) 实验内容2：存储器EM写实验 (16) 实验内容3：存储器EM读实验 (17) 实验五微程序存储器uM实验 (18) 实验内容1：使用试验仪小键盘输入uM (18) 实验内容2：微程序存储器uM读出 (19)

实验一寄存器实验 实验要求：利用CPTH实验仪上的K16‥K23开关作为DBUS的数据，其他开关作为控制信号，讲数据写入寄存器，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，地址寄存器ST，输出寄存器OUT。实验目的：了解模型机各种寄存器结构，工作原理及其控制方法。 实验电路： 实验内容1：A，W寄存器实验 实验步骤： （1）照下表连接线路 （2）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，进入手动状态（液晶屏幕上有“Hand……”显示）。 注意：后面的实验中实验模式为手动的操作方法不再详述，如此相同。（3）将55H写入A寄存器 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。 （4）将66H写入W寄存器 二进制开关K23～K16用于DBUS【7…0】的数据输入，设置数据66H