文档介绍：

分部实验

为掌握计算机的基本组成和工作原理,并为课程设计做准备,本章安排了四个分部实验,这些实验均在COP2000计算机组成原理实验仪上进行。

§2.1 分部实验1

本实验包括寄存器的验证实验及运算器的验证、设计实验。

2.1.1 寄存器实验

寄存器是一种重要的数字电路部件, 常用来暂时存放数据、指令等。一个触发器可以存储一位二进制代码,存放N位二进制代码,用N个触发器即可。因为我们的模型机是8位的,因此在本模型机中大部分寄存器是8位的,标志位寄存器(Cy, Z)是二位的。

在COP2000实验仪中,寄存器由74HC574构成,它可以存放8位二进制代码,其中的一位二进制代码是由一个D触发器来存储的。首先,我们先介绍一下74HC574的工作原理。图2-1是74HC574的原理图。

图2-1 74HC574原理图

我们可以看到,在CLK的上升沿,输入端的数据被打入到8个触发器中。当OC = 1 时,触发器的输出被关闭,当OC=0时,触发器输出数据。

表2-1列出了74HC574的使用方法。

表2-1 74HC574使用方法

图2-2为74HC574的工作波形图。

图2-2 74HC574工作波形图

实验一:A,W寄存器实验

1、实验器材

COP2000计算机组成原理实验仪、万用表。

2、实验目的

(1)了解并掌握74HC574的工作原理及使用方法。

(2)掌握寄存器A,W的工作原理。

3、实验要求

分别验证A,W寄存器的功能。

4、实验原理

W寄存器是作用于ALU输入端的两个寄存器,两个参与运算的数分别来自A或W。图2-3、图2-4分别为寄存器A,W的原理图。

图 2-3 寄存器A原理图

图 2-4 寄存器W原理图

W寄存器的写工作波形如图2-5所示。

图 2-5 寄存器A,W写工作波形图

其中,AEN、WEN分别为A选通和B选通。

5、实验步骤与内容

按照表2-2连线

表2-2 A,W寄存器实验连线表

将数据55H写入A寄存器

首先将二进制开关K23-K16用于数据总线DBUS[7:0]的数据输入,置数据55H。

然后,置如下控制信号:

接下来,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。

将数据66H写入W寄存器

首先将二进制开关K23-K16用于数据总线DBUS[7:0]的数据输入,置数据66H。

然后,置如下控制信号:

接下来,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。

可以看到,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。另外,WEN,AEN为高时,即使CLOCK有上升沿,寄存器的数据也不会改变。

二、寄存器组R(R0-R4)实验

1、实验器材

COP2000计算机组成原理实验仪、万用表。

2、实验目的

掌握寄存器组的工作原理。

3、实验要求

验证寄存器组的功能。

4、实验原理

本模块的设置,为实验仪提供了4个8位通用寄存器。它对运算器结构、运算速度、指令系统的设计等都有密切的关系。我们可以通过SB、SA进行4个寄存器的选择。寄存器组的原理见图 2-6。

图2-6 寄存器组R原理图

寄存器组R的读、写工作波形图如图 2-7及图2-8所示。

图 2-7 寄存器组R的写工作波形图

图 2-8寄存器组R的读工作波形图

5、实验内容与步骤

在本实验中,我们会将不同的数据分别写入寄存器组的不同寄存器中,并分别读出。

首先,按照表2-3连线。

表2-3 寄存器组实验连线表

分别将数据11H、22H、33H、44H写入寄存器R0、R1、

R2和R3。具体步骤如下:

将11H写入R0寄存器

首先,二进制开关K23-K16用于DBUS[7:0]的数据输入,置数据11H。

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。

2)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

K1

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