海滨学院计算机科学系计算机组成原理实验指导书
计算机组成原理实验指导书
（北京交通大学海滨学院计算机科学系） 编写教师：李济生 刘音 陈端君 田春子
实验一、寄存器实验
一、 实验目的
了解模型机中各种寄存器的结构、工作原理及其控制方法，掌握运算器中寄存器的数据传输方法和基本控制原理，为后续学习CPU中数据在各寄存器之间的传输做必要的知识储备。 二、 实验要求
使用CP226 实验平台，将要求的数据写入相关的寄存器，并能得到准确的实验结果。 三、 实验内容
利用CP226 实验平台上的K23-K16开关作为DBUS 的数据，K7..K0中的某些开关作为控制信号（控制方式见六），将K23-K16上的数据写入累加器A、工作寄存器W、数据寄存器组R0、R1、R2、R3中。其具体内容如下（本实验为脱机实验）：
1. 将二位学生学号的最后2位以BCD码的方式分别写入累加器A和工作寄存器W中，并将实
验结果的局部贴图粘贴在实验报告上；
2. 将二位学生学号的最后2位以BCD码的方式分别写入R0和R1、R2和R3工作寄存器中，
并将实验结果的局部贴图粘贴在实验报告上。
说明：假设某学生的学号是10112025，则最后两位是25，它的BCD码是25H，此时开关K23-K16
提供的数据见表1-1所示。
表1-1：学号后两位为25时，K23..K16的开关数据（开关拨到上方为1，拨到下方为0）
开关名称 开关信号值 四、 模型机概况
CP226 模型机中包括了一个标准CPU 所具备所有部件，这些部件包括：运算器ALU、累加器A、工作寄存器W、左移门L、直通门D、右移门R、寄存器组R0-R3、程序计数器PC、地址寄存器MAR、堆栈寄存器ST、中断向量寄存器IA、输入端口IN、输出端口寄存器OUT、程序存储器EM、指令寄存器IR、微程序计数器uPC、微程序存储器uM，以及中断控制电路、跳转控制电路。其中运算器和中断控制电路以及跳转控制电路用CPLD 实现，其它电路都是由离散的数字电路组成。
模型机为8 位机，数据总线、地址总线都为8位，但其工作原理与16位机相同。相比而言8 位
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K23 0 K22 0 K21 1 K20 0 K19 0 K18 1 K17 0 K16 1 海滨学院计算机科学系计算机组成原理实验指导书
机的实验减少了烦琐的连线，但其原理却更容易被学生理解、吸收（模型机的结构见附件1）。 五、 实验电路
1. 实验平台中累加器A和工作寄存器W的电路图
图1-1 累加器A的电路图
图1-2 工作寄存器W的电路图
2. 工作寄存器R0-R3的电路图
图1-3 工作寄存器R0-R3的电路图
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六、 实验接线与控制信号设置
1. 实验内容1
从图1-1和1-2可见，要使K23-K16上的数据写入到累加器A和工作寄存器W，必须要使DBUS数据线与开关K23-K16相连，使AEN和WEN分别为低电平，并在CK信号产生上升沿（74HC574是上升沿触发）。由于CK内部已连接到STEP按键上，所以要用STEP按键提供写入累加器A和工作寄存器W的控制信号。写入寄存器A和W的实验连线如表1-2所示。
表1-2：将学号的最后2位写入累加器A和工作寄存器W的连线与电平设置表 连接 1 2 3 4 信号孔 J1座 AEN WEN CK 接入孔 J3座 K3 K4 已连 作用 将K23-K16接入DBUS[7:0] 选通A 选通W ALU工作脉冲 状态说明 实验模式：手动 低电平有效 低电平有效 上升沿打入 表1-2-1：写入累加器A的控制信号 K4(WEN) 1
K3(AEN) 0 表1-2-2：写入工作寄存器W的控制信号 K4(WEN) 0 K3(AEN) 1 2. 实验内容2
按着对实验内容1的分析方法，写入寄存器R0..R3的实验连线如表1-3所示。 表1-3：将学号的最后4位写入工作寄存器R0..R3的连线与电平设置表
连接 1 2 3 4 5 6
信号孔 J1座 RRD RWR SB SA CK 接入孔 J3座 K11 K10 K1 K0 已连 作用 将K23-K16接入DBUS[7:0] 寄存器组读使能 寄存器组写使能 寄存器选择B 寄存器选择A 寄存器工作脉冲 上升沿打入 状态说明 实验模式：手动 高电平有效（不读） 低电平有效 表1-3-1写入工作寄存器R0..R3的控制信号
寄存器 写入寄存器R0 写入寄存器R1 写入寄存器R2 写入寄存器R3 K1(SB) 0 0 1 1 K0(SA) 0 1 0 1 六、 实验步骤
请按下述步骤操作：
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