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  • 计算机组成原理寄存器实验.doc
    2021-07-16 02:37:00

    计算机组成原理寄存器实验

    实 验 报 告

    课程名称:计算机组成原理实验实验项目:寄存器实验姓 名:专 业: 计算机科学与技术班 级: 计算机15-5班学 号:

    计算机科学与技术学院

    实验教学中心

    2016年11月1日 实验项目名称一: 寄存器实验

    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。

    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OUTCOP2000 实验仪、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:

    说明:

    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注意:

    1. 数据是在放开CLK键后改变的,也就是CLK的上升沿数据被打入。

    2. 当允许打入信号为高时,即使CLK有上升沿,寄存器的数据也不会改变。

    (一)A,W寄存器实验

    1. 原理图

    寄存器A原理图

    寄存器W原理图2.工作波形图

    寄存器A,W写工作波形图

    3. 连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2AENK3选通A低电平有效3WENK4选通W低电平有效4ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入(二)R0,R1,R2,R3寄存器实验

    2. 连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2RRDK11寄存器组读使能低电平有效3RWRK10寄存器组写使能低电平有效4SBK1寄存器选择B5SAK0寄存器选择A6RCKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入(三)MAR地址寄存器,ST堆栈寄存器,OUT输出寄存器实验

    1. 原理图

    寄存器MAR 原理图

    寄存器ST 原理图

    寄存器OUT 原理图

    2.工作波形图

    寄存器MAR,ST,OUT 写工作波形图

    3.连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2MAROEK14MAR地址输出使能低电平有效3MARENK15MAR寄存器写使能低电平有效4STENK12ST寄存器写使能低电平有效5OUTENK13OUT寄存器写使能低电平有效6CKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入将55H写入A寄存器

    (1) 二进制开关K23-K16 DBUS[7:0],用于数据输入

    (2)在 AEN=0

    CLK上升沿 数据送送入A寄存器

    WEN=1 实验现象:

    (1)按住CLOCK脉冲键,CLOCK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。

    (2)放开CLOCK键,CLOCK由低变高,产生一个上升沿,数据55H被写入A寄存器。练习将66H写入W寄存器K1(SB), K0(SA) 用于选择寄存器。

    K1(SB)K0(SA)选择00R001R110R211R3

    寄存器R写工作波形图将11H写入R0寄存器 (1) 二进制开关K23-K16 DBUS[7:0],用于数据输入

    (2) RRD=1

    RWD=0 CLK上升沿

    SB=0 R0寄存器

    SA=0

    3、将22H写

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    《计算机组成原理寄存器实验》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机组成原理寄存器实验(9页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。

    1、成绩:实 验 报 告课程名称:计算机组成原理实验实验项目:寄存器实验姓 名:专 业:计算机科学与技术班 级:计算机15-5班学 号:计算机科学与技术学院实验教学中心2016年11月1日 实验项目名称一: 寄存器实验 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R0R3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、。

    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。二、 实验用设备仪器及材料COP2000 实验仪、PC机、COP2000计算机组成原理实验平台: COP2000计算机组成原理结构图:四、实验原理及接线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。

    3、, Z)是二位的。COP2000用74HC574来构成寄存器。74HC574的功能如下:说明: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注意:1. 数据是在放开CLK键后改变的,也就是CLK的上升沿数据被打入。2. 当允许打入信号为高时,即使CLK有上升沿,寄存器的数据也不会改变。(一)A,W寄存器实验1. 原理图寄存器A原理图寄存器W原理图2.工作波形图寄存器A,W写工作波形图3. 连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS7:02AENK3选通A低电平有效3WENK4选通。

    4、W低电平有效4ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入(二)R0,R1,R2,R3寄存器实验1.原理图2. 连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS7:02RRDK11寄存器组读使能低电平有效3RWRK10寄存器组写使能低电平有效4SBK1寄存器选择B5SAK0寄存器选择A6RCKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入(三)MAR地址寄存器,ST堆栈寄存器,OUT输出寄存器实验1. 原理图寄存器MAR 原理图寄存器ST 原理图寄存器OUT 原理图2.工作波形图寄存器MAR,ST,OUT 写工作波形图3.连接线表连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K。

    5、23-K16接入DBUS7:02MAROEK14MAR地址输出使能低电平有效3MARENK15MAR寄存器写使能低电平有效4STENK12ST寄存器写使能低电平有效5OUTENK13OUT寄存器写使能低电平有效6CKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入五、实验操作步骤1、将55H写入A寄存器(1) 二进制开关K23-K16 DBUS7:0,用于数据输入 (2)在 AEN=0 CLK上升沿 数据送送入A寄存器WEN=1 实验现象:(1)按住CLOCK脉冲键,CLOCK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。(2)放开CLOCK键,CLOCK由低变高,产生一个上升沿,数据55H被。

    6、写入A寄存器。练习:将66H写入W寄存器K1(SB), K0(SA) 用于选择寄存器。K1(SB)K0(SA)选择00R001R110R211R3寄存器R写工作波形图2、将11H写入R0寄存器(1) 二进制开关K23-K16 DBUS7:0,用于数据输入 (2) RRD=1RWD=0 CLK上升沿SB=0 R0寄存器SA=03、将22H写入R1寄存器(1) 二进制开关K23-K16 DBUS7:0,用于数据输入 (2) RRD=1RWD=0 CLK上升沿SB=1 R0寄存器SA=0注意: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寄存器中。学生练习:1. 将7BH写入R。

    7、2寄存器;2. 将6DH写入R3寄存器。寄存器数据读出4、将11H用R0寄存器读出RRD=0RWD=1 CLK上升沿SB=0 数据送到数据总线(液晶显示)SA=0学生练习:1. 将数据5AH由寄存器R1送到数据总线; 2. 将数据9CH由寄存器R2送到数据总线;5、将55H写入MAR寄存器(1) 二进制开关K23-K16 DBUS7:0,用于数据输入 (2) MAROE=1(K14)MAREN=0(K15) CLK上升沿STEN=1(K12) MAR寄存器OUTEN=1(K13)学生练习:1.将67H写入ST寄存器2.将3CH写入OUT寄存器六、实验收获通过这次学习,我学会了如何各种寄存器的相关原理,以及如何实际操作,体会到了自主学习的重要性,自己动手的成就感,充分感受到了这门课的魅力。

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    计算机组成原理寄存器实验讲述

    实 验 报 告

    课程名称:计算机组成原理实验实验项目:寄存器实验姓 名:专 业: 计算机科学与技术班 级: 计算机15-5班学 号:

    计算机科学与技术学院

    实验教学中心

    2016年11月1日 实验项目名称一: 寄存器实验

    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。

    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OUTCOP2000 实验仪、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:

    说明:

    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注意:

    1. 数据是在放开CLK键后改变的,也就是CLK的上升沿数据被打入。

    2. 当允许打入信号为高时,即使CLK有上升沿,寄存器的数据也不会改变。

    (一)A,W寄存器实验

    1. 原理图

    寄存器A原理图

    寄存器W原理图2.工作波形图

    寄存器A,W写工作波形图

    3. 连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2AENK3选通A低电平有效3WENK4选通W低电平有效4ALUCKCLOCKALU工作脉冲上升沿打入(二)R0,R1,R2,R3寄存器实验

    2. 连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J1座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2RRDK11寄存器组读使能低电平有效3RWRK10寄存器组写使能低电平有效4SBK1寄存器选择B5SAK0寄存器选择A6RCKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入(三)MAR地址寄存器,ST堆栈寄存器,OUT输出寄存器实验

    1. 原理图

    寄存器MAR 原理图

    寄存器ST 原理图

    寄存器OUT 原理图

    2.工作波形图

    寄存器MAR,ST,OUT 写工作波形图

    3.连接线表

    连接信号孔接入孔作用有效电平1J2座J3座将K23-K16接入DBUS[7:0]2MAROEK14MAR地址输出使能低电平有效3MARENK15MAR寄存器写使能低电平有效4STENK12ST寄存器写使能低电平有效5OUTENK13OUT寄存器写使能低电平有效6CKCLOCK寄存器工作脉冲上升沿打入将55H写入A寄存器

    (1) 二进制开关K23-K16 DBUS[7:0],用于数据输入

    (2)在 AEN=0

    CLK上升沿 数据送送入A寄存器

    WEN=1 实验现象:

    (1)按住CLOCK脉冲键,CLOCK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。

    (2)放开CLOCK键,CLOCK由低变高,产生一个上升沿,数据55H被写入A寄存器。练习将66H写入W寄存器K1(SB), K0(SA) 用于选择寄存器。

    K1(SB)K0(SA)选择00R001R110R211R3

    寄存器R写工作波形图将11H写入R0寄存器 (1) 二进制开关K23-K16 DBUS[7:0],用于数据输入

    (2) RRD=1

    RWD=0 CLK上升沿

    SB=0 R0寄存器

    SA=0

    3、将22H写

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  • 计算机组成原理寄存器实验.pdf
  • 计算机组成原理 寄存器实验详解(含工程文件)

    千次阅读 多人点赞 2020-06-11 18:36:11
    寄存器实验详解(寄存、移位)(74LS373、74LS299、74LS138、74LS245)含原工程文件

    寄存器实验

    先放一张 Proteus 总体仿真图,设计过程还是比较复杂的,需要考虑总体的布局,线路的排布等等。。。
    我将原工程文件放在文末,需要可自取

    在这里插入图片描述

    实验要求


    • 基本要求
      • 理解CPU运算器中寄存器的作用
      • 设计并验证寄存器组(至少四个寄存器)
      • 利用寄存器或组合逻辑电路实现移位运算功能(至少含左移、右移、循环左移、循环右移四种运算功能)
    • 扩展要求
      • 实现更多的寄存器
      • 实现多总线结构寄存器访问

    分析


    • 实验要求设计验证寄存器,还有实现移位功能,扩展功能是使用多总线结构和更多寄存器,这里我使用双总线结构,八个寄存器。

    • 实验中用到的元器件如下

      • 74LS373(寄存器)
      • 74LS299(通用移位/存储寄存器)
      • 74LS138(译码器,用来控制八个寄存器)
      • 74LS245(数据传送)
      • SW-SPDT(单刀双掷开关)
      • LED(用来显示输出)
      • RES(LED下拉电阻)
      • 4073(与门)
      • 4075(或门)
      • 74LS04(非门)
    • 74LS299 功能表如下

      • 其功能被表引脚与Proteus元器件有些许不同
        • CLR 对应 MR(低电平有效)
          • 不管任何状态,强制清零
        • 输出控制 G1、G2对应 OE1、OE2(低电平有效)
          • 需要输出时,将这两个引脚置0
        • CLK
          • 脉冲信号
          • 查看功能表即可,需要上升沿时,就将开关拨高再拨低
        • D7、D0
          • 下一位移位的数
        • Q7、Q0
          • 保存最高位和最低位
    • 其他元器件的使用自行百度即可

    设计

    这里说一下怎么使用 74LS138 和门电路组合实现控制八个 74LS373

    • 我们使用 74LS138 的输出和 两个开关(一个读开关、一个写开关)作为输入,因为我们实现能够 同时控制 74SL373 的读/写
    • 对应的输出就是 74LS373 的读和写
    • 可得到如下真值表在这里插入图片描述
    • 对应表达式如下
      在这里插入图片描述
    • 最后根据表达式进行连线即可
    • 运行流程图如下
      在这里插入图片描述
    • 电路设计可根据下述操作慢慢理解

    具体实现

    (一)验证寄存器写操作

    • 首先,通过开关给 74LS245 输入数据,打开 74LS245 开关(CE引脚置0),将数据传送到总线上。如果需要对数据进行保存,通过 74LS138 输入开关(A、B、C)选通某个 74LS373 寄存器,打开 74LS373 的写开关(OE引脚),将数据写入 74SL373 ,然后关闭写开关,关闭 74LS245(CE引脚置1)。关闭 74LS245 后,此时总线上无数据。(放一张中间的图吧,下图对应的 74LS138 选通的是第一个寄存器,打开 74SL373 写开关)

    我这里测试的八位数据是 00100100,选择的寄存器是第一个

    在这里插入图片描述

    (二)验证寄存器读操作

    • 接着上一步,将 74LS373 的读开关(LE引脚)打开,将 74LS373 中所存的数据输出到总线上,读操作完成。
    • 如图,此时 74LS245 是关闭的(CE引脚为1)的,打开 74LS373 的读开关后,数据输出到总线
      在这里插入图片描述

    (三)移位操作

    移位和循环移位的区别

    • 循环移位区别于一般移位的是移位是 没有数位的丢失
    • 循环左移时,用从左边移出的位填充字的右端,而循环右移时,用从右边移出的位填充字的左侧
    • 例: 10110011
      • 右移1位得到 :01011001
      • 循环右移1位得到:11011001
    • 进行移位操作前,需要先将总线上的数据写入 74LS299 ,接着上一步,我们已经将 74LS373 的数据输出到总线上,然后我们给与 74LS299 的 CLK 引脚一个上升沿,就可以将总线上的数据写入 到74LS299 中, 然后关闭 74LS373 的读开关(此时总线无数据)

    • 左移操作

      • 74LS299 的 OE1、OE2、S1 、D7、D0 引脚均置 0,S0、MR 引脚置1(MR为0强制清零),持续给 CLK 上升沿就可以了(将开关重复拨上拨下) ,观察 LED 的变化。
      • 如下图,持续进行左移操作,发现 最高位被移出
        在这里插入图片描述
      • 右移操作
        • 右移 S1置1,S0 置0,OE1、OE2、S0 、D7、D0 引脚均置 0,S1、MR 引脚置1,同样持续给与 CLK 引脚上升沿,然后观察 LED 的变化。
        • 如下图,持续进行右移操作,发现 最低位被移出
          在这里插入图片描述

    (四)循环移位操作

    • 循环左移
      • 将 74LS299 的 D7 引脚接到Q0引脚,D0 引脚接到 Q7 引脚,OE1、OE2、S1 、D7、D0 引脚均置 0,S0、MR 引脚置1,持续给与 CLK 上升沿,观察 LED 变化。
      • 如下图进行循环左移操作,我们可以看出,循环左移最高位移动到了最低位在这里插入图片描述
    • 循环右移
      • 将 74LS299 的 D7 引脚接到Q0引脚,D0 引脚接到 Q7 引脚,OE1、OE2、S0 、D7、D0 引脚均置 0,S1、MR 引脚置1,持续给与 CLK 上升沿,观察 LED 变化。

      • 如下图进行循环右移操作,我们可以看出,循环右移最低位移动到了最高位
        在这里插入图片描述

      • 我们可以将循环右移后的总线上的数据写入 74LS373 中。如图,将总线上的数据写入到 74SL373 中,并进行了 读操作(LE)
        在这里插入图片描述

    思考问题

    • 最后有一个小的思考问题 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

    • 寄存器增多,设计上来说复杂度是成倍的增加,电路的设计难度也有一定的提高。

    原工程文件:
    链接:https://pan.baidu.com/s/1mVnxtAznoFetXNdCohPYkg
    提取码:hmcq

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  • 资料简介南通大学信息科学技术学院《计算机组成实验》实验报告实验名称 寄存器堆的设计与实现班级 物联网工程 192学生姓名 谢焘 学号 1930110689指导教师 成耀日 期 2021 年 5 月 30 日实验 寄存器堆的设计与实现一...
  • 计算机组成原理————寄存器

    千次阅读 2020-03-23 23:57:02
    寄存器是CPU中的一个重要组成部分,它是CPU内部的临时存储单元。寄存器既可以用来存放数据和地址,也可以存放控制信息或CPU工作时的状态。在CPU中增加寄存器的数量,可以使CPU把执行程序时所需的数据尽可能地放在...
  • 寄存器堆 module Register( input [4:0] R_Addr_A, input [4:0] R_Addr_B, input [4:0] W_Addr, input Write_Reg, input [31:0] Write_Data, input clk, input reset, output [31:0] R_Data_A, output [31:...
  • 由四片8位字长的74LS574组成CX(R1 R0)、DX(R3 R2)通用寄存器组。图中X2 X1 X0定义输出选通使能,SI、XP控制位为源选通选择。RXW为寄存器数据写入使能,O2 O1 O0及OP、DI为目的寄存器选择。T4信号为寄存器、堆栈...
  • Logism-MIPS文件寄存器计算机组成原理实验 头歌)Logism-MIPS文件寄存器计算机组成原理实验 头歌)Logism-MIPS文件寄存器计算机组成原理实验 头歌)Logism-MIPS文件寄存器计算机组成原理实验 头歌)Logism-...

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