计算机组成原理实验：寄存器与运算器设计与验证

本次实验主要涉及两个部分：寄存器组成实验和运算器组成实验。 1. 寄存器组成实验： 实验目的是让学生熟悉D触发器的功能及使用，掌握寄存器文件的逻辑结构。实验内容包括使用Quartus II设计一个包含8个8位寄存器的寄存器文件，它具备1个读端口和1个写端口。设计的关键在于利用8位D触发器（lpm_dff），74138译码器和数据选择器（lpm_mux）来构建。读写操作分别由地址控制和数据选择信号控制，读操作通过地址Control[2..0]决定数据输出，写操作则通过地址CH[2..0]和数据输入INPUT[7..0]实现。通过电路图和功能仿真波形，学员验证了寄存器文件的正确性和性能。 2. 运算器组成实验： 在这个实验中，目标是理解加/减法器的功能和算术逻辑部件（ALU）的工作原理。实验内容包括验证Quartus II提供的加/减法器功能，并设计一个8位ALU，支持加法、减法、逻辑与和逻辑非四种基本操作。ALU是计算机硬件的核心组件，负责执行各种数学和逻辑运算，其功能选择由SEL[1]~SEL[0]引脚决定，可以处理有符号和无符号数的运算。通过实验，学生加深了对运算器工作原理的理解。 通过这两个实验，学生不仅提升了数字电路设计的能力，还实际体验了Quartus II这款软件的强大功能，可以灵活定制所需的数字逻辑电路。同时，这些实践经验有助于他们在计算机组成原理课程的学习中更好地理解和应用相关理论知识。