【机组】通用寄存器单元实验的解密与实战

🌺一、 实验目的

1. 掌握寄存器组成及硬件电路；
2. 掌握通用寄存器单元的工作原理运用。

🌼二、 实验内容

1. 数据输入通用寄存器；
2. 寄存器内容无进位位左移实验；
3. 寄存器内容无进位位右移实验。

🌻三、 实验详情

实验1：数据输入通用寄存器

● 把RA-IN（8芯的盒型插座）与右板上二进制开关单元中的J01插座相连(对应二进制开关H16~H23)，把RA-OUT（8芯的盒型插座）与数据总线上的DJ6相连。

● 把RACK连到脉冲单元的PLS1，把ERA、X0、X1、RA-O、M接入二进制拨动开关。（请按下表接线）。

接线图示：

● 二进制开关H16~H23作为数据输入，置42H（对应开关如下表）。

置各控制信号如下：

● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，把42H打入通用寄存器。

●此时数据总线上的指示灯IDB0~IDB7 应该显示为42H。由于通用寄存器内容不为0，所以LED（ZD）灯灭。

实验2：寄存器内容无进位位左移实验

● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现左移功能，置各控制信号如下：

● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值左移。

● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为84H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值左移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为09H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。

实验3：寄存器内容无进位位右移实验

● 按照实验1数据输入的方法把数据42H打入通用寄存器中，数据总线上显示42H。实现右移功能，置各控制信号如下：

● 按启停单元中的运行按钮，置实验平台为运行状态。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，在RACK上产生一个上升沿，使通用寄存器中的值右移。

● 此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7 应该显示为21H。由于通用寄存器内容不为0，所以ZD（LED）灯灭。

● 按脉冲单元中的PLS1脉冲按键，使通用寄存器中的值右移，此时数据总线上的LED指示灯IDB0~IDB7应该显示为90H。若一直按PLS1，在总线上将看见数据循环左移的现象。

附：通用寄存器的逻辑

通用寄存器（8位并入并出移位寄存器）

🍀四、 实验步骤

实验1  数据输入通用寄存器

（1）step1：把RA-IN、RA-OUT分别与二进制开关单元JO1和总线DJ6相连，并把DACK使用连接线接到脉冲单元的PLS1上，具体接线如表1。

表1

（2）step2：二进制开关H16至H23作为数据输入，置42H（对应开关如表2）。

表2

置各控制信号如表3.

表3

（3）step3：启动机箱的运行键，按下PLS1脉冲按键，在D1CK产生上升沿，把42H打入通过寄存器中，运算结果在数据总线上的指示灯IDB0-IDB7的LED显示灯应为42H，但由于通用寄存器不为0，所以LED（ZD）灯灭。

实验2  寄存器内容无进位位左移实验

（1）step1：在实验1基础上，置各信号如表4。

表4

（2）step2：启动机箱的运行键，按下PLS1脉冲按键，在D1CK产生上升沿，运算结果在数据总线上的指示灯IDB0-IDB7的LED显示灯应为84H，但由于通用寄存器不为0，所以LED（ZD）灯灭。

（3）step3：启动机箱的运行键，再次按下PLS1脉冲按键，运算结果在数据总线上的指示灯IDB0-IDB7的LED显示灯应为09H，若一直按PLS1，可发现数据循环左移现象（通过灯的变化判断）。

实验3  寄存器内容无进位位右移实验

（1）step1：在实验1基础上，置各信号如表5。

表5

（2）step2：启动机箱的运行键，按下PLS1脉冲按键，在D1CK产生上升沿，运算结果在数据总线上的指示灯IDB0-IDB7的LED显示灯应为21H，但由于通用寄存器不为0，所以LED（ZD）灯灭。

（3）step3：启动机箱的运行键，再次按下PLS1脉冲按键，运算结果在数据总线上的指示灯IDB0-IDB7的LED显示灯应为90H，若一直按PLS1，可发现数据循环右移现象（通过灯的变化判断）。

🌿五、 实验结果

实验1  数据输入通用寄存器

实验2  寄存器内容无进位位左移实验

实验3  寄存器内容无进位位右移实验

🌷六、 实验体会

1. 通过使用通用寄存器实现置42H，完成数据左移和右移功能，我明白了通用寄存器的硬件工作原理，以及通用寄存器的组成。
2. 通过完成不带进位移位实验，最初在机箱实验并未发现数据总线的灯的变化，其中灯始终全亮但在IDB0-IDB7的LED显示灯变化正确，在按下停止按钮并重新运行时，可发现数据总线灯的变化，原因在于设备反应可能因为年代原因较为迟钝。
3. 对于实验三，在键入42H后（即第一次实验基础上）设置信号如表5，按下PLS1按键后并未由42H变为21H而是84H，连续三遍实验结果一致，但在其他机箱操作显示正确，所以正确的机箱设备也是实验成功的重要因素。

📝总结

计算机组成原理领域就像一片广袤而未被完全探索的技术海洋，邀请你勇敢踏足数字世界和计算机组成原理的神秘领域。这是一场结合创造力和技术挑战的学习之旅，从基础概念到硬件实现，逐步揭示更深层次的计算机结构、指令集架构和系统设计的奥秘。