计算机组成原理实验报告
目录
ps：老师给的实验指导书有好多错，这不搞人心态吗
ps：内容有错评论或者找我，
最后的讨论题，可以不看，我直接截取实验指导书，如果你有好的答案欢迎分享
实验一：
一、实验目的
1.掌握通用寄存器组的读、写方法。
2.掌握暂存器A、暂存器B的写入方法。
3.掌握模型机输入输出约定。
二、实验任务
1.给双端口寄存器堆RF中的几个寄存器分别写入数据：
寄存器R0=11H、寄存器R1=EEH、寄存器R2=33H、寄存器R3=CCH。
2.从双端口寄存器堆RF中分别读出寄存器R0、寄存器R1、寄存器R2、寄存器R3中的数据到暂存器A和B，验证写入的数据是否正确。
三、实验方式及硬件组成
实验方式：独立
实验电路：
四、实验连线
|
连接 |
信号孔 |
接入孔 |
作用 |
状态说明 |
|
1 |
RD1(SEL3 |
K6 |
选择送 ALU 的 A 端口的寄存器和被写入的寄存器。 |
R0:00 R1:01 R2:10 R3:11 |
|
2 |
RD0(SEL2) |
K5 |
||
|
3 |
RS1(SEL1) |
K2 |
选择送往 ALU 的 B 端口的寄存器 |
R0:00 R1:01 R2:10 R3:11 |
|
4 |
RS0(SEL0) |
K1 |
||
|
5 |
ABUS |
K7 |
=1 时，将运算结果送数据总线 DBUS， =0 时，禁止运算结果送数据总线 DBUS。 |
允许：0 禁止：1 |
|
6 |
SBUS |
K3 |
=1 时， 将 SD7-SD0 送数据总线 DBUS， =0 时，禁止 SD7-SD0 送数据总线 DBUS。 |
允许：1 禁止：0 |
|
7 |
MBUS |
K0 |
=1 时，将双端口 RAM 的左端口数据送到数据总线 DBUS |
端口为1执行操作 |
|
8 |
DRW |
K4 |
=1 时，在 T3 上升沿对 RD1 RD0 选中的寄存器进行写操作，将数据 总线 DBUS 上的数据 D7-D0 写入选定的寄存器。和读无关。 |
端口为1执行操作 |
五、实验内容及结果
1、寄存器组写入
1）寄存器R0写入11H：
|
操作模式 |
DP=X、SWC=1、SWB=0、SWA=0 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
|
|
11H |
2）寄存器R1写入EEH：
|
操作模式 |
DP=X、SWC=1、SWB=0、SWA=0 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
0 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
EEH |
3）寄存器R2写入33H：
|
操作模式 |
DP=X、SWC=1、SWB=0、SWA=0 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
1 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|
33H |
4）寄存器R3写入CCH：
|
操作模式 |
DP=X、SWC=1、SWB=0、SWA=0 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
CCH |
2、寄存器组读出至暂存器A
1）寄存器R0读出至暂存器A：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
0 |
0 |
X |
1 |
|
|
|
11H |
2）寄存器R1读出至暂存器A：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
0 |
1 |
X |
1 |
|
|
|
EEH |
3）寄存器R2读出至暂存器A：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
0 |
1 |
0 |
X |
1 |
0 |
0 |
0 |
33H |
4）寄存器R3读出至暂存器A：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
1 |
1 |
X |
1 |
|
|
|
CCH |
3、寄存器组读出至暂存器B
1）寄存器R0读出至暂存器B：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
|
|
X |
1 |
0 |
0 |
|
11H |
2）寄存器R1读出至暂存器B：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
|
|
X |
1 |
0 |
1 |
|
EEH |
3）寄存器R2读出至暂存器B：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
|
|
X |
1 |
1 |
0 |
|
33H |
4）寄存器R3读出至暂存器B：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=0、SWB=1、SWA=1 |
||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
SD7-SD0 |
|
信号名称 |
ABUS |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
|
|
信号值 |
|
|
|
X |
1 |
1 |
1 |
|
CCH |
六、实验讨论
为什么RD1RD0同时作为寄存器组的输入选号又作为暂存器A的4选1输入信号？
根据信号 RD1、RD0 的值，4 选 1 选择器 A 从 4 个寄存器中选择 1 个寄存器送往 ALU 的 A 端 口。2-4 译码器对信号 RD1、RD0 进行译码，产生信号 LR0、LR1、 LR2、LR3，任何时刻这 4 个信号中只有一个为 1，其它信号为 0。LR3-LR0 指示 出被写的寄存器。当 DRW 信号为 1 时，如果 LR0 为 1，则在 T3 的上升沿，将数 据总线 DBUS 上的数写入 R0 寄存器、当 DRW 信号为 1 时，如果 LR1 为 1，则在 T3 的上升沿，将数据总线 DBUS 上的数写入 R1 寄存器、当 DRW 信号为 1 时，如果 LR2 为 1，则在 T3 的上升沿，将数据总线 DBUS 上的数写入 R2 寄存器、当 DRW 信 号为 1 时，如果 LR3 为 1，则在 T3 的上升沿，将数据总线 DBUS 上的数写入 R3 寄存器。当 DRW=0 时，禁止写寄存器的操作。
实验二：
一、实验目的
1. 掌握模型运算器的组成及控制方法。
2. 掌握ALU的算数运算功能、逻辑运算功能和传送功能。
3、掌握状态条件寄存器中零标记位Z和进位标记位Y的含义
二、实验要求
1. 利用实验仪的数据开关SD7~SD0作为DBUS 数据，其它开关作为控制信号，将数据写入通用寄存器，并用开关控制ALU的运算方式，实现验证运算器的算术运算功能、逻辑运算功能及直送功能，并将结果送数据总线。
2．通过运算器的运算将状态条件零标记位Z和进位标记位Y置位和复位。
三、实验方式及硬件组成
实验方式：独立
实验电路：
四、实验连线
|
连接 |
信号孔 |
接入孔 |
作用 |
状态说明 |
|
1 |
S3-S0 |
K14~K11 |
控制 74LS181 的运算类型 |
|
|
2 |
CIN |
K10 |
低位 74LS181 的进位输入 |
0 进位 1不进位 |
|
3 |
RD1、RD0 |
K6、K5 |
选择送 ALU 的 A 端口的寄存器(SEL3、SEL2) |
00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 |
|
4 |
RS1、RS0 |
K2、K1 |
选择送 ALU 的 B 端口的寄存器(SEL1、SEL0) |
00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 |
|
5 |
DRW |
K4 |
在 T3 上升沿对 RD1、RD0 选中的寄存器进行写操 作，将数据总线 DBUS 上的数 D7-D0 写入选定的寄存器 |
端口为1 执行操作 |
|
6 |
SBUS |
K3 |
控制是否将SD7-SD0送数据总线DBUS |
1允许；0 禁止 |
|
7 |
ABUS |
K9 |
控制运算结果是否送入总线DBUS |
0 允许；1禁止 |
|
8 |
M |
K15 |
运算模式 |
0 算术运算 1 逻辑运算 |
|
9 |
LDZ |
K7 |
如果运算结果为 0，在 T3 的上升沿，将 1 写入到 Z 标志寄存器；如果运算结果不为 0，将 0 保存到 Z 标志 寄存器。 |
端口为1 执行操作 |
|
10 |
LDC |
K8 |
在 T3 的上升沿将运算得到的进位保存到 C 标志 寄存器。 |
端口为1 执行操作 |
|
11 |
A7-A0 |
|
送往 ALU 的 A 端口的数 |
|
|
12 |
B7-B0 |
|
送往 ALU 的 B 端口的数 |
|
|
13 |
D7-D0 |
|
数据总线 DBUS 上的 8 位数 |
|
|
14 |
C |
|
进位标志 |
|
|
15 |
Z |
|
结果为 0 标志 |
|
|
16 |
MBUS |
K0 |
将双端口的RAM的左端口数据送到数据总线 |
端口为1 执行操作 |
五、实验内容及结果
1、寄存器R0=55H，R1=AAH，完成R0加R1，R0减R1，RO与R1
1）寄存器R0写入55H
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
55H |
55H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
2）寄存器R1写入AAH：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
AAH |
AAH |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
|
|
1 |
1 |
1 |
|
|
|
55H |
55H |
3）R0加R1
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
FFH |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
|
55H |
AAH |
4）R0减R1
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
|
1 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
|
ABH |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
|
55H |
AAH |
5）R0与R1
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
1 |
|
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
|
00H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
0 |
0 |
|
|
0 |
1 |
|
55H |
AAH |
2、寄存器R2=80H，R3=80H，完成R2加R3，R2减R3，R2或R3
1）寄存器R2写入80H
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80H |
80H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
2）寄存器R3写入80H：
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
|
|
|
|
|
|
|
80H |
80H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
80H |
80H |
3）R2加R3
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
00H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
80H |
80H |
4）R2减R3
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|
00H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
80H |
80H |
5）R2或R3
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K15 |
K14 |
K13 |
K12 |
K11 |
K10 |
K9 |
K8 |
|
|
|
信号名称 |
M |
S3 |
S2 |
S1 |
S0 |
CIN |
ABUS |
LDC |
SD7-SD0 |
D7-D0 |
|
信号值 |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
80H |
|
操作模式 |
DP=1、SWC=1、 SWB=0、SWA=1 |
|||||||||
|
电平开关 |
K7 |
K6 |
K5 |
K4 |
K3 |
K2 |
K1 |
K0 |
|
|
|
信号名称 |
LDZ |
RD1 |
RD0 |
DRW |
SBUS |
RS1 |
RS0 |
MBUS |
A7-A0 |
B7-B0 |
|
信号值 |
1 |
1 |
0 |
|
|
1 |
1 |
|
80H |
80H |
六、实验讨论
为什么在ALU的A端口和B端口的数据确定后，在数据总线DBUS上能够直接观测运算的数据结果，而标志结果却在下一步才能观测到？
运算器 ALU 由 2 片 74LS181 算术逻辑器件构成。运算器 ALU 的输出 发送到数据总线 DBUS 上，进位信号 C、标志位为零 Z，分别保存在寄存器 74LS74 中，另外 C、Z 还配置了两个二极管作为运算器进位与标志的状态。运算器参与 运算的数据分别来自于双端口寄存器的 A、B 两个端口。74LS181 构成的 8 位运 算器的运算类型由选择端口 S3-S0 选择完成，按一次 QD 才显示 C,Z
参与运算的数据,数据通过实验台操作板上的 8 个二进制数据开 关 SD7-SD0 来设置，然后输入到双端口通用寄存器堆 RF 中。数据开关 SD7-SD0 是 8 个双位开关。用手拨动这些开关，能够生成需要的 SD7-SD0 的值。数据开关 驱动器 SWD 是 1 片 74LS244(U58)。在信号 SBUS 为 1 时，SD7-SD0 通过 SWD 送往 数据总线 DBUS.