计算机组成原理实验教案.docx
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计算机组成原理实验教案
韶关学院
《计算机组成原理》
实验教案
彭玄璋
计算机科学学院计算机系
第一章实验项目
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
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
OC
CLK
Q7..Q0
注释
1
X
ZZZZZZZZ
OC为1时触发器的输出被关闭
0
0
Q7..Q0
当OC=0时触发器的输出数据
0
1
Q7..Q0
当时钟为高时，触发器保持数据不变
X
D7..D0
在CLK的上升沿将输入端的数据打入到触发器中
74HC574工作波形图
实验1：
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
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
AEN
K3
选通A
低电平有效
3
WEN
K4
选通W
低电平有效
4
ALUCK
CLOCK
ALU工作脉冲
上升沿打入
将55H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55H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
0
1
置控制信号为：
K4（WEN）
K3（AEN）
1
0
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。
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。
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，置数据66H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
1
0
0
1
1
0
置控制信号为：
K4（WEN）
K3（AEN）
0
1
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66H被写入W寄存器。
注意观察：
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。
实验2：
R0，R1，R2，R3寄存器实验
寄存器R原理图
寄存器R写工作波形图
连接线表
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J1座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
RRD
K11
寄存器组读使能
低电平有效
3
RWR
K10
寄存器组写使能
低电平有效
4
SB
K1
寄存器选择B
5
SA
K0
寄存器选择A
6
RCK
CLOCK
寄存器工作脉冲
上升沿打入
将11H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11H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
1
0
0
0
1
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R0的黄色选择指示灯亮，表明选择R0寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据11H被写入R0寄存器。
将22H写入R1寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据22H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
0
0
0
1
0
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
0
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R1的黄色选择指示灯亮，表明选择R1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R1寄存器。
将33H写入R2寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据33H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
1
0
0
1
1
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R2的黄色选择指示灯亮，表明选择R2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R2寄存器。
将44H写入R3寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据44H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
0
0
1
0
0
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
1
0
1
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器R3的黄色选择指示灯亮，表明选择R3寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据44H被写入R3寄存器。
注意观察：
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.K1（SB）,K0（SA）用于选择寄存器。
K1（SB）
K0（SA）
选择
0
0
R0
0
1
R1
1
0
R2
1
1
R3
寄存器R读工作波形图
读R0寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
0
这时寄存器R0的红色输出指示灯亮，R0寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
1100010001.将K11（RRD）置为1,关闭R0寄存器输出.
读R1寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
0
1
这时寄存器R1的红色输出指示灯亮，R1寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
2200100010.将K11（RRD）置为1,关闭R1寄存器输出.
读R2寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
1
0
这时寄存器R2的红色输出指示灯亮，R2寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
3300110011.将K11（RRD）置为1,关闭R2寄存器输出.
读R3寄存器
置控制信号为：
K11（RRD）
K10（RWR）
K1（SB）
K0（SA）
0
1
1
1
这时寄存器R3的红色输出指示灯亮，R3寄存器的数据送上数据总线。
此时液晶显示
DBUS:
4401000100.将K11（RRD）置为1,关闭R3寄存器输出.
注意观察：
1.数据在K11（RRD）为0时输出,不是沿触发,与数据打入不同。
实验3：
MAR地址寄存器，ST堆栈寄存器，OUT输出寄存器
寄存器MAR原理图
寄存器ST原理图
寄存器OUT原理图
寄存器MAR，ST，OUT写工作波形图
连接线表
连接
信号孔
接入孔
作用
有效电平
1
J2座
J3座
将K23-K16接入DBUS[7:
0]
2
MAROE
K14
MAR地址输出使能
低电平有效
3
MAREN
K15
MAR寄存器写使能
低电平有效
4
STEN
K12
ST寄存器写使能
低电平有效
5
OUTEN
K13
OUT寄存器写使能
低电平有效
6
CK
CLOCK
寄存器工作脉冲
上升沿打入
将12H写入MAR寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据12H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
0
1
0
0
1
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
0
0
1
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器MAR的黄色选择指示灯亮，表明选择MAR寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据12H被写入MAR寄存器。
K14（MAROE）为0,MAR寄存器中的地址输出.MAR红色输出指示灯亮.
将K14（MAROE）置为1.关闭MAR输出.
将34H写入ST寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据34H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
0
1
1
0
1
0
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
1
1
0
1
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器ST的黄色选择指示灯亮，表明选择ST寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据34H被写入ST寄存器。
将56H写入OUT寄存器
二进制开关K23-K16用于DBUS[7:
0]的数据输入，置数据56H
K23
K22
K21
K20
K19
K18
K17
K16
0
1
0
1
0
1
1
0
置控制信号为：
K14（MAROE）
K15（MAREN）
K12（STEN）
K13（OUTEN）
1
1
1
0
按住CLOCK脉冲键，CLOCK由高变低，这时寄存器OUT的黄色选择指示灯亮，表明选择OUT寄存器。
放开CLOCK键，CLOCK由低变高，产生一个上升沿，数据56H被写入OUT寄存器。
二、运算器实验
实验要求：
利用COP2000实验仪的K
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