三端口寄存器堆实验
实验原理
CPU内部包含若干个通用寄存器，用于暂存参加运算的数据和中间结果，这些寄存器的集合就称为通用寄存器组（Genral Register Set）。 寄存器组可以设计为单端口、双端口或三端口。单端口是指读出和写入共用同一组地址或数据端口，所以读出和写入不能同时进行，通常应用于多周期的数据通路。而双端口的读、写端口各自独立，在一个周期中可以同时读出和写入。三端口则有两个读端口和一个写端口可以同时操作，通常应用于单周期和流水线数据通路。和早期的处理器相比，现代处理器的通用寄存器的数量更多，一般称为寄存器堆（Register File），也有译为寄存器文件。
双端口寄存器堆
图 1是双端口寄存器堆的电路结构。其中RA（Read Address）表示读端口地址，RD（Read Data）表示读端口数据；WA（Write Address）表示写端口地址，WD（Write Data）表示写端口数据；WE（Write Enable）是写使能，Clk是写时钟。
电路组成说明如下。
三端口寄存器堆
图 3是具有2个读端口和1个写端口的三端口寄存器堆的电路结构。
和图 1相比，有两个区别：
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增加了一组读端口
RA1、RD1为读端口1，RA2、RD2为读端口2。
读端口1和读端口2均可读出R0～R3四个寄存器中的某一个寄存器的值。 不要误解为RD1只能输出R1的值，RD2只能输出R2的值。
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R0寄存器的值恒为0
在RISC指令系统中，通常要求R0恒为0。为了实现这一要求，用常数“0”代替R0寄存器作为4选1多路选择器0通道的输入，图 3中R0寄存器的虚线表示其实际并不存在。
虽然Digital仿真软件提供了一个寄存器堆组件，但是它的R0寄存器是可写入的，不具备恒为零的特性。
实验任务
验证任务
通过仿真验证寄存器堆的功能，并保存仿真过程数据文件。 为了能够在数据文件中记录每个寄存器的值，电路设计时应在每个寄存器的Q输出端连接探测器组件（默认已勾选「在测量图中显示」属性），或者勾选寄存器组件的「作为测量值」（Use as measurement value）属性。
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数据写入寄存器堆
尝试将不同的非零数据存入R0、R1、R2、R3寄存器。
写入的数据应有助于检验寄存器堆的功能和特性。 例如，如果使用“1”作为写入数据，则无法测试寄存器堆的数据位数是不是4位。 再如，如果4个寄存器写入相同的数据，则无法分辨地址译码是否正确。
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从寄存器堆读出数据
同时从RD1和RD2读出不同寄存器的值。
需特别注意R0是否恒为0。