计算机组成原理课程设计-相联存储器的设计
计算机组成原理课程设计报告
![计算机组成原理课程设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/e285a0564028915f814dc256.png)
计算机组成原理课程设计报告课程设计题目:计算机组成原理专业名称:计算机科学与技术班级: 2013240202关童:201324020217张一轮:201324020218孙吉阳:201324020219张旭:201324020220老师姓名:单博炜2015年12月31日第一章课程设计概述1.1 课程设计的教学目的本课程设计的教学目的是在掌握计算机系统组成及内部工作机制、理解计算机各功能部件工作原理的基础上,深入掌握数据信息流和控制信息流的流动过程,进一步加深计算机系统各模块间相互关系的认识无条件转移),其指令格式如表1(前4位是操作码):表1:IN为单字长(8位),含义是将数据开关8位数据输入到R0寄存器;ADD为双字长指令,第一字为操作码,第二字为操作数地址,其含义是将R0寄存器的内容与内存中以A为地址单元的数相加,结果放在R0;STA为双字长指令,含义是将R0中的内容存储到以第二字A为地址内存单元中;OUT为双字长指令,含义是将内存中以第二字为地址的数据读到数据总线上,由数码管进行显示;JMP是双字长指令,执行该指令时,程序无条件转移到第二字所指定的内存单元地址。
为了向RAM中装入程序和数据,检查写入是否正确,并能启动程序执行,还设计了三个控制台操作微程序:存储器读操作”(KRD):拨动总清开关CLR后,当控制台开关SWB、SWA置为“00”时,按START 微动开关,可对RAM进行连续手动读操作;存储器写操作(KWE):拨动总清开关CLR后,当控制台开关SWB、SWA置为“01”时,按START微动开关,可对RAM进行连续手动写入;启动程序:拨动总清开关CLR后,当控制台开关SWB、SWA置为“11”时,按START微动开关,即可转入第01号“取指”微指令,启动程序运行。
这三条控制台指令用两个开关SWB、SWA的状态来设置,其定义如表2:表2:C字段:按照数据通路可画出机器指令的微程序流程图如图2所示,当拟定“取值”微指令时,该微指令的判别测试字段为P(1)测试,由于取值指令是所有微程序都是用的公用微程序,因此P(1)测试结果出现多路分支,本机使用指令寄存器的前四位(IR7-IR4)作为测试条件,出现5路分支,占用5个固定的微地址单元。
计算机组成原理_课程设计任务书
![计算机组成原理_课程设计任务书](https://img.taocdn.com/s3/m/34c475e40c22590102029de9.png)
课程设计课程名称:计算机组成原理设计题目:一个非常简单的CPU的设计学院:信息工程与自动化专业:计算机科学与技术年级: 08级 1班学生姓名:张桥指导教师:李凌宇日期: 2010-9-9教务处制课程设计任务书信息工程与自动化学院计算机专业 08 1 年级学生姓名:张桥课程设计题目:一个简单的CPU的设计课程设计主要内容:设计一台完整的计算机。
首先要确定该计算机的功能和用途。
在设计中根据功能和用途确定指令系统,定义数据通路,设计每条指令的执行流程,要求利用微程序进行设计,每人至少要求4条CPU指令,可以自己选择;在设计中要求画出指令系统的格式并说明各位的意义;要求画出数据通路并定义微操作信号;要求画出微程序流程图。
设计指导教师(签字):教学基层组织负责人(签字):年月日一台模型计算机的设计一、教学目的、任务与实验设备融会贯通本课程各章节的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,加深计算机工作中“时间—空间”概念的理解,从而清晰地建立计算机的整机概念。
二、数据格式和指令系统本模型机是一个8位定点二进制计算机,具有四个通用寄存器:R 0~R 3,能执行11条指令,主存容量为256KB 。
1. 数据格式数据按规定采用定点补码表示法,字长为8位,其中最高位(第7位)为符号位,小数点位置定在符号位后面,其格式如下:数值相对于十进制数的表示范围为:-1≤X ≤1―2―72. 指令格式及功能由于本模型机机器字只有8位二进制长度,故使用单字长指令和双字长指令。
⑴ LDR Ri ,D格式 7 4 3 2 1 0功能:Ri ←M (D )(2) STR Ri ,D格式功能:M (D )←(Ri )(3) ADD Ri ,Rj格式 功能:Ri ←(Ri )+ (Rj )(4) SUB Ri ,Rj格式 7 4 3 2 1 0功能:Ri ←(Ri )- (Rj )(5) AND Ri ,Rj格式功能:Ri ←(Ri)∧(Rj)(6)OR Ri,Rj格式功能:Ri ←(Ri)∨(Rj)(7)MUL Ri,Rj格式7 4 3 2 1 0功能:Ri ←(Ri)×(Rj)(8)转移指令格式7 4 3 2 1 0功能:条件码00 无条件转移PC ←D01 有进位转移PC ←D10结果为0转移PC ←D11结果为负转移PC ←D⑼IN R i,M j格式其中M j为设备地址,可以指定四种外围设备,当M j=01时,选中实验箱的二进制代码开关。
计算机组成原理教案(第三章)
![计算机组成原理教案(第三章)](https://img.taocdn.com/s3/m/177a7911a216147917112842.png)
3.主存物理地址的存储空间分布
以奔腾PC机主存为例,说明主存物理地址的存储空间概念
3.3.1只读存储器
1.ROM的分类
只读存储器简称ROM,它只能读出,不能写入。它的最 大优点是具有不易失性。
根据编程方式不同,ROM通常分为三类:
只读存 储器
定
义
优
点
缺
点
掩模式
数据在芯片制造过程中就 确定
可靠性和集成度高,价 不能重写 格便宜
存储 周期 存储 器带 宽
连续启动两次操作所需 间隔的最小时间
单位时间里存储器所存 取的信息量,
主存的速
度
数据传输速率 位/秒,字 技术指标 节/秒
3.2.1 SRAM存储器
1.基本存储元
六管SRAM存储元的电路图及读写操作图
2.SRAM存储器的组成
SRAM存储器的组成框图
存储器对外呈现三组信号线,即地址线、数据线、读/写控制线
主存地址空间分布如图所示。
3.3.2闪速存储器
1.什么是闪速存储器
闪速存储器是一种高密度、非易失性的读/写半导体存储器
2.闪速存储器的逻辑结构
28F256A的逻辑方框图
3.闪速存储器的工作原理
闪速存储器是在EPROM功能基础上增加了电路的电擦除和重新 编程能力。 28F256A引入一个指令寄存器来实现这种功能。其作用是: (1)保证TTL电平的控制信号输入; (2)在擦除和编程过程中稳定供电; (3)最大限度的与EPROM兼容。 当VPP引脚不加高电压时,它只是一个只读存储器。 当VPP引脚加上高电压时,除实现EPROM通常操作外,通过指 令寄存器,可以实现存储器内容的变更。 当VPP=VPPL时,指令寄存器的内容为读指令,使28F256A成 为只读存储器,称为写保护。
相联存储器的设计与实现
![相联存储器的设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/b5e4c1cfd5bbfd0a7956732b.png)
沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称:计算机组成原理课程设计课程设计题目:相联存储器的设计与实现院(系):计算机学院专业:计算机科学与技术班级:学号:姓名:指导教师:完成日期:沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (2)1.1设计原理 (2)1.2设计思路 (2)1.3设计环境 (3)第2章详细设计方案 (5)2.1总体方案的设计与实现 (5)2.1.1创建顶层图形设计文件 (5)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.1.3编译、综合、适配 (6)2.2功能模块的设计与实现 (6)2.2.1 输入寄存器的设计与实现 (7)2.2.2 存储体的设计与实现 (8)2.2.3检索寄存器的设计与实现 (9)2.3仿真调试 (11)2.3.1建立仿真波形文件及仿真信号选择 (12)2.3.2功能仿真结果与分析 (12)第3章编程下载与硬件测试 (13)3.1编程下载 (13)3.2硬件测试及结果分析 (13)参考文献 (16)附录 (17)第1章总体设计方案1.1 设计原理相联存储器(C ontent Addressed Memory)即可按地址寻址,又可按内容(通常是某些字段)寻址,为与传统存储器区别,又称为按内容寻址的的存储器。
相联存储器的每个字由若干字段组成,每个字段描述了一个对象的属性,也称为一个内容。
相联存储器的结构框图如图1.1所示。
它主要实现将输入寄存器的信息与存储体的信息作比较,相匹配的置为“1”,不匹配的置为“0”,并输出结果。
图1.1 相联存储器原理框图1.2 设计思路根据相联存储器的原理特点,即按照内容寻址,因此可以将相联存储器分为以下几个部分:输入寄存器,译码选择电路,存储体,检索寄存器。
输入寄存器:用来存放检索字,其位数与相联存储器的字长相等。
译码选择电路:用3-8译码器进行译码电路选择,如当置输入端A2A1A0为“000”,译码器,可以向存储体第一个单元地址输入八位二进制的字信息;同时其他的存储单元的信息被屏蔽掉。
计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验
![计算机组成原理实验报告_存储系统设计实验](https://img.taocdn.com/s3/m/c76d72bd710abb68a98271fe910ef12d2af9a9e0.png)
实验四存储系统设计实验一、实验目的本实训项目帮助大家理解计算机中重要部件—存储器,要求同学们掌握存储扩展的基本方法,能设计MIPS 寄存器堆、MIPS RAM 存储器。
能够利用所学习的cache 的基本原理设计直接相联、全相联,组相联映射的硬件cache。
二、实验原理、内容与步骤实验原理、实验内容参考:1、汉字字库存储芯片扩展设计实验1)设计原理该实验本质上是8个16K×32b 的ROM 存储系统。
现在需要把其中一个(1 号)16K×32b 的ROM 芯片用4个4K×32b 的芯片来替代,实际上就是存储器的字扩展问题。
a) 需要4 片4个4K×32b 芯片才可以扩展成16K×32b 的芯片。
b) 目标芯片16K个地址,地址线共14 条,备用芯片12 条地址线,高两位(分线器分开)用作片选,可以接到2-4 译码器的输入端。
c) 低12 位地址直接连4K×32b 的ROM 芯片的地址线。
4个芯片的32 位输出直接连到D1,因为同时只有一个芯片工作,因此不会冲突。
芯片内数据如何分配:a) 16K×32b 的ROM 的内部各自存储16K个地址,每个地址里存放4个字节数据。
地址范围都一样:0x0000~0x3FFF。
b) 4个4K×32b 的ROM,地址范围分别是也都一样:0x000~0xFFF,每个共有4K个地址,现在需要把16K×32b 的ROM 中的数据按照顺序每4个为一组分为三组,分别放到4个4K×32b 的ROM 中去。
HZK16_1 .txt 中的1~4096个数据放到0 号4K 的ROM 中,4097~8192 个数据放到 1 号4K 的ROM 中,8193~12288 个数据放到2 号4K 的ROM 中,12289~16384个数据放到3 号4K 的ROM 中。
c) 注意实际给的16K 数据,倒数第二个4K(8193~12288 个数据)中部分是0,最后4K(12289~16384 数据)全都是0。
《计算机组成原理》教案
![《计算机组成原理》教案](https://img.taocdn.com/s3/m/66ad3a875122aaea998fcc22bcd126fff7055d29.png)
《计算机组成原理》教案一、课程简介1.1 课程背景计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程,旨在帮助学生了解和掌握计算机的基本组成、工作原理和性能优化方法。
通过本课程的学习,学生将能够理解计算机硬件系统的整体结构,掌握各种计算机组件的功能和工作原理,为后续学习操作系统、计算机网络等课程打下基础。
1.2 课程目标(1)了解计算机系统的基本组成和各部分功能;(2)掌握计算机指令系统、中央处理器(CPU)的工作原理;(3)熟悉存储器层次结构、输入输出系统及总线系统;(4)学会分析计算机系统的性能和优化方法。
二、教学内容2.1 计算机系统概述(1)计算机的发展历程;(2)计算机系统的层次结构;(3)计算机系统的硬件和软件组成。
2.2 计算机指令系统(1)指令的分类和格式;(2)寻址方式;(3)指令的执行过程。
2.3 中央处理器(CPU)(1)CPU的结构和功能;(2)流水线技术;(3)多核处理器。
2.4 存储器层次结构(1)存储器概述;(2)随机存取存储器(RAM);(3)只读存储器(ROM);(4)缓存(Cache)和虚拟存储器。
2.5 输入输出系统(1)输入输出设备;(2)中断和DMA方式;(3)总线系统。
三、教学方法3.1 讲授法通过讲解、举例、分析等方式,使学生掌握计算机组成原理的基本概念、原理和应用。
3.2 实验法安排实验课程,使学生在实践中了解和验证计算机组成原理的相关知识。
3.3 案例分析法分析实际案例,使学生了解计算机组成原理在实际应用中的作用和意义。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等。
4.2 期末考试采用闭卷考试方式,测试学生对计算机组成原理知识的掌握程度。
五、教学资源5.1 教材《计算机组成原理》(唐朔飞著,高等教育出版社)。
5.2 辅助资料包括课件、实验指导书、案例分析资料等。
5.3 网络资源推荐学生访问相关学术网站、论坛,了解计算机组成原理的最新研究动态和应用成果。
计算机组成原理课程设计的实验报告范文
![计算机组成原理课程设计的实验报告范文](https://img.taocdn.com/s3/m/4a0c9909af45b307e8719788.png)
长治学院课程设计报告课程名称:计算机组成原理课程设计设计题目:设计一台性能简单的计算机系别:计算机系专业:计科1101班组别:第三组学生姓名: 学号:起止日期: 2013年7月4日~ 2013年7月10日****:***目录一、课程设计的目的 ----------------------------------1二、设计要求 ----------------------------------------1三、设计的方法及过程---------------------------------23.1整机设计 --------------------------------------23.1.1 根据设计要求正确设置正确设置多路开关-------23.1.2操作控制信号及其实现方式-------------------23.1.3根据接线表画出整机的线路图-----------------2 3.2.设计指令系统----------------------------------3 3.3.设计微指令及指令的微程序----------------------43.3.1设计微地址 --------------------------------4 3.3.2写出指令的执行流程-------------------------3 3.3.3编写指令的微程序---------------------------53.4.编写并执行应用程序----------------------------8四、心得体会-----------------------------------------7 一课程设计的目的通过课程设计更清楚地理解下列基本概念:(1)计算机的硬件基本组成;(2)计算机中机器指令的设计;(3)计算机中机器指令的执行过程;(4)微程序控制器的工作原理;(5)微指令的格式设计原理;二设计要求题一研制以台性能如下的实验计算机。
计算机组成原理-简单模型机设计课设
![计算机组成原理-简单模型机设计课设](https://img.taocdn.com/s3/m/16f41dfafab069dc5022019f.png)
目录摘要 (2)前言 (3)正文 (4)一、设计目的和设计原理 (4)1.1设计目的 (4)1.2设计原理 (4)二、总体设计 (7)三、详细设计 (8)3.1运算器的物理结构 (8)3.2存储器系统的组成与说明 (11)3.3指令系统的设计与指令分析 (12)3.4微程序控制器的逻辑结构及功能 (14)3.5微程序的设计与实现 (18)四、系统调试 (27)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要根据设计任务书要求,本设计要实现完成一个简单计算机的设计,主要设计部分有运算器,存储器,控制器以及微指令的设计。
其中运算器由运算芯片和寄存器来完成,存储器由总线和寄存器构成,使用硬布线的方式实现控制器,从而完成设计要求。
:关键词:基本模型机的设计;运算器;存储器;控制器;前言计算机组成原理是计算机科学技术学科的一门核心专业基础课程。
从课程的地位来说,它在先导课程和后续课程之间起着承上启下的作用。
计算机组成原理讲授单处理机系统的组成和工作原理,课程教学具有知识面广,内容多,难度大,更新快等特点。
此次课程设计目的就是为了加深对计算机的时间和空间概念的理解, 增强对计算机硬件和计算机指令系统的更进一步了解。
计算机组成原理课程设计目的是为加深对计算机工作原理的理解以及计算机软硬件之间的交互关系。
不仅能加深对计算机的时间和空间的关系的理解,更能增加如何实现计算机软件对硬件操作,让计算机有条不紊的工作。
正文一、设计目的和设计原理1.1设计目的融会贯通计算机组成原理课程中各章的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,特别是对硬连线控制器的认识,建立清晰的整机概念。
对计算机的基本组成、部件的设计、部件间的连接、微程序控制器的设计、微指令和微程序的编制与调试等过程有更深的了解,加深对理论课程的理解。
在掌握部件单元电路实验的基础上,进一步将其组成系统地构造一台基本模型计算机。
计算机组成原理课程设计报告书
![计算机组成原理课程设计报告书](https://img.taocdn.com/s3/m/40dd326426d3240c844769eae009581b6bd9bdfb.png)
计算机组成原理课程设计报告书计算机组成原理课程设计报告书目录一.实验计算机设计11.整机逻辑框图设计12.指令系统的设计23.微操作控制部件的设计54.设计组装实验计算机接线表135.编写调试程序14二.实验计算机的组装14三.实验计算机的调试151.调试前准备152.程序调试过程163.程序调试结果164.出错和故障分析16四.心得体会17五.参考文献17题目研制一台多累加器的计算机一实验计算机设计1.整机逻辑框图设计此模型机是由运算器,控制器,存储器,输入设备,输出设备五大部分组成。
1.运算器又是有299,74LS181完成控制信号功能的算逻部件,暂存器LDR1,LDR2,及三个通用寄存器R0,R1,R2等组成。
2.控制器由程序计数器PC、指令寄存器、地址寄存器、时序电路、控制存储器及相应的译码电路组成。
3.存储器RAM是通过CE和W/R两个微命令来完成数据和程序的的存放功能的。
4输入设备是由置数开关SW控制完成的。
5.输出设备有两位LED数码管和W/R控制完成的LR0LR1LR2寄存器AxBxCxR0-GR1-GR2-G数据总线(D_BUS)ALU-GALUMCNS3S2S1S0暂存器LT1暂存器LT2LDR1LDR2移位寄存器MS1S0G-299输入设备DIJ-G微控器脉冲源及时序指令寄存器LDIR图中所有控制信号LPCPC-G程序计数器LOADLAR地址寄存器存储器6116CEWE输出设备D-GW/RCPU图1整机的逻辑框图图1-1中运算器ALU由U7--U10四片74LS181构成,暂存器1由U3、U4两片74LS273构成,暂存器2由U5、U6两片74LS273构成。
微控器部分控存由U13--U15三片2816构成。
除此之外,CPU的其他部分都由EP1K10集成。
存储器部分由两片6116构成16位存储器,地址总线只有低八位有效,因而其存储空间为00H--FFH。
输出设备由底板上的四个LED数码管及其译码、驱动构成,当D-G和W/R均为低电平时将数据总线的数据送入数码管显示。
《计算机组成原理》课程设计大纲
![《计算机组成原理》课程设计大纲](https://img.taocdn.com/s3/m/818be12b0722192e4536f6ac.png)
《计算机组成原理》课程设计大纲课程名称:计算机组成原理课程设计实验学时:1周/人课程编号:学分:1课程总学时:30 实验周学时:2课程总学分:1适用专业及年级:计算机科学与技术二年级课程负责人:大纲主撰人:XXX编写日期:2003年12月一、实验教学目标与基本要求通过该课程设计的学习,利用先进的EDA设计手段,总结计算机组成原理课程的学习内容,学会QuartusII的使用、层次化设计方法、多路开关,逻辑运算部件,移位器设计、微程序控制的运算器设计、微程序控制的存储器设计、简单计算机的设计,从而巩固课堂知识、深化学习内容、完成教学大纲要求,学好计算机科学与技术专业的专业基础课。
每个同学必须将自己做的内容以PPT的方式进行讲解,同时提交一份纸质的实验报告和电子文档。
二、实验课程内容和学时分配业、科研、生产、其他。
三、考核办法1. 同学们在实验前应该认真准备实验,根据实验讲义和课堂上学到的知识写出实验报告,带到实验现场。
2.QuartusII的使用在本次实验中,学会QuartusII软件的使用,然后利用此系统完成:〈1〉一位全加器设计〈2〉并行八位寄存器设计下载到实验箱上,在实验箱上验证。
评分细则:参加实验: 0.2分完成实验报告: 0.2分完成一位全加器设计: 0.3分完成八位并行寄存器设计:0.3分3.层次化设计方法在本次实验中,学会层次化设计方法,利用该方法完成:〈1〉同步二进制计数器〈2〉多位二进制加法器下载到实验箱上,在实验箱上验证评分细则:参加实验: 0.2分完成实验报告: 0.2分完成同步二进制计数器 0.3分完成多位二进制加法器 0.3分4.复杂模型机设计利用TD-CMA平台,设计一套完整的指令系统,并下载到实验平台进行验证。
评分细则:参加实验: 0.3分完成实验报告: 0.3分完成所要求的复杂模型机设计 0.45分正确进行操作并回答问题 0.45分5.微程序控制器设计设计一个微程序控制器,并能在TD-CMA平台上进行验证。
计算机组成原理课程设计报告模板
![计算机组成原理课程设计报告模板](https://img.taocdn.com/s3/m/cdae538c77eeaeaad1f34693daef5ef7ba0d12e3.png)
三、课程设计的时间安排
序号
教学顺序
教学内容
2、控制信号的说明;
3、;实验的关键设计;
4、实验的步骤
5、实验运行图;
6、实验结果分析;
六、结论(应当准确、完整、明确精练;也可以在结论或讨论中提出建议、设想、尚待解决问题等。)
七、参考文献
(一)教科书
唐朔飞编著,《计算机组成原理》,高等教育出版社 第三版
(二)参考书
(1)李勇编著,《计算机原理与设计》,国防科技大学出版社
2、学生独立设计出对应每一条指令的一段微指令,并将若干段微程序写入控制存储器,并检查其正误。
3、把程序通过存储器写操作写入内存中
4、通过存储器读操作连续进行读操作,验证6、读寄存器对寄存器堆中的寄存器连续进行读操作,验证写的数据是否正确。
《计算机组成原理》课程设计
系院:
学生姓名:
专业:
年级:
完成日期
指导教师:
课程设计小组成员名单及分工
姓名
学号
主要完成内容
备注
一、课程设计的目的与要求
本课程设计是在完成了计算机组成原理的教学后进行的,目的在于让学生在掌握了计算机组成原理的基本理论之后,在实验室里老师指导下,自己动手,搭建一个简单的计算机的模型,其模型中包括计算机中的运算器、寄存器、译码电路、存储器、和存储微指令用的控制存储器。在此基础上,给出若干条计算机指令,要求学生自行设计出这若干条指令的微指令,并将其存放于控制存储器,然后用这几条指令设计一段程序。将该段程序存放于内存中,并运行此段程序,且显示该段程序运行后其结果的正、误,分析其原因。通过该实习,让学生在实际操作中加深对计算机的组成原理和指令在计算机中运行过程的理解。
计算机组成原理课程设计
![计算机组成原理课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/791565c8c9d376eeaeaad1f34693daef5ef71304.png)
计算机组成原理课程设计计算机组成原理课程设计一、课程背景计算机组成原理是一门涉及计算机硬件设计、结构原理及计算机工作原理的课程,通过本课程的学习,学生们可以掌握计算机系统的功能,掌握计算机系统结构及其各部分的功能特征等,为学习计算机学科的其他课程打下基础。
二、课程教学内容1. 计算机组成原理掌握计算机组成原理,以及不同分类方式下的计算机架构。
2. 计算机硬件系统的基础掌握计算机硬件系统的结构和功能,以及计算机硬件系统的技术特征和性能指标。
3. 掌握计算机组成与控制的基本原理掌握计算机组成原理,以及计算机控制的基本原理,包括计算机控制的思维方式和算法。
4. 计算机性能分析掌握计算机性能分析的基本知识,包括性能分析的概念、原理和方法及性能分析的工具等。
5. 计算机组成原理的实际应用通过课程设计,锻炼学生的计算机组成原理的实际应用能力,帮助学生在计算机设计过程中更好地使用计算机组成原理的技术。
三、课程教学安排1. 学习理论在本课程中,首先通过课堂讲解和实验室实习,学习相关理论知识,掌握计算机组成原理的基本概念、结构及性能分析的原理、计算机控制的基本原理及方法等。
2. 课程设计通过课程设计,锻炼学生的计算机组成原理的实际应用能力。
课程设计的内容包括:设计一个计算机系统结构,确定各部分的功能特点和性能指标;分析计算机性能,比较不同设计方案的优劣;分析计算机控制的基本原理,设计一个计算机控制系统;应用计算机组成原理设计一个系统等。
四、课程考核根据本课程实际教学情况,实行期中考试和期末考试相结合的考核制度,比重分别为50%和50%。
期中考试着重考查学生理论知识,期末考试着重考查学生的应用能力,两次考试比重相当,有助于引导学生良好的学习状态。
0813022057 施磊磊 计082班 计算机组成原理课程设计(模型计算机的设计与实现)
![0813022057 施磊磊 计082班 计算机组成原理课程设计(模型计算机的设计与实现)](https://img.taocdn.com/s3/m/5b0daf24bd64783e09122bb9.png)
南通大学计算机科学与技术学院计算机组成原理课程设计报告书课题名模型计算机的设计与实现班级计082姓名施磊磊学号 **********指导教师顾晖日期 2011.1.10 ~ 2011.1.14一、设计目的1、融会贯通教材各章的内容,通过知识的综合运用,加深对计算机系统各模块的工作原理及相互联系的认识,经阿什计算机工作中“时间-空间”概念的理解,从而清晰地建立计算机的整机概念。
2、学习设计和调试计算机的基本步骤和方法,培养科学研究的独立工作能力,取得工程设计和调试的实践和经验。
二、设计内容1、根据给定的数据格式和指令系统,设计一台微程序控制的模型计算机。
2、根据设计图,在QUARTUS II环境下仿真调试成功。
3、在调试成功的基础上,整理出设计图纸和相关文件,包括:(1)总框图(数据通路图);(2)微程序控制器逻辑图;(3)微程序流程图;(4)微程序代码表;(5)设计说明书;(6)工作小结。
三、数据格式与指令系统1、数据格式数据字规定采用定点整数补码表示法,字长8位,其中最高位为符号位,其格式如下:7 6 5 4 3 2 1 02、指令格式本实验设计使用5条机器指令,其格式与功能说明如下:7 6 5 4 3 2 1 0INADDSTAOUTJMPIN指令为单字长(字长为8bits)指令,其功能是将数据开关的8位数据输入到R0寄存器。
ADD指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将R0寄存器的内容与内存中地址为A的数相加,结果存放在R0寄存器中。
STA指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将R0寄存器中的内容存储到以第二个字为地址的内存单元中。
OUT指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是将内存中以第二个字为地址的内存单元中的数据读出到数据总线,显示之。
JMP指令为双字长指令,第一个字为操作码,第二个字为操作数地址,其功能是程序无条件转移到第二个字指定的内存单元地址。
计算机组成原理》课程设计报告
![计算机组成原理》课程设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/9802b6bdcc175527062208b0.png)
课程设计说明书《计算机组成原理》算法实现(五)专业 计算机科学与技术学生夏晶晶 班级 M 计算机101 学号1051401122指导教师花小朋完成日期2013年6月21日目录1 课程设计目的 (2)2 课程设计容与要求 (2)2.1课程设计的容 (2)2.2 课程设计的要求 (2)3 实现方法 (2)3.1 系统目标 (2)3.2 主体设计 (4)3.2.1 主窗体的设计 (4)3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计 (6)3.2.3 定点整数单符号位补码加减法 (8)3.2.4 定点整数的原码乘法 (10)3.2.5 浮点数的加减运算 (12)4 设计小结 (13)参考文献 (13)1 课程设计目的本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部容、完成所有实践环节的基础上,旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识,进一步领会计算机组成原理的一些算法,并进行具体实现,提高分析问题、解决问题的综合应用能力。
2 课程设计容与要求2.1课程设计的容计算机组成原理算法实现(五)2.2 课程设计的要求能够实现机器数的真值还原(定点整数)、定点整数的单符号位补码加减运算、定点整数的原码乘法运算和浮点数的加减运算。
3 实现方法3.1 系统目标本程序含有以下几个功能模块,分别能够实现如设计容所设计的功能。
共有5个类,各类之间的关系如图3-1所示:系统流程图:3.2 主体设计3.2.1 主窗体的设计程序菜单需要在输入口令正确后方可使用,若口令输入错误需给出重新输入口令的提示,三次口令输入错误则禁止使用。
登陆算法的流程图:输入密码判断密码计数器减1激活菜单栏隐藏登陆显示欢迎界面弹出错误窗口判断计数器值是否大于零结束开始3.2.2 定点整数真值还原窗体的设计选择主窗体中“机器数的真值还原(定点整数)”时进入下图所示的窗体。
在上面的窗体中按“输入”按扭时,将输入焦点设置为最上面的一个文本框上。
输入一个机器数(如10001000)后,按“原->真值”、“反->真值”、“补->真值”或“移->真值”按扭中的任一个后,将在第二文本框中显示对应操作的结果。
计算机组成原理课程设计的实验报告
![计算机组成原理课程设计的实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/f37b0aebc0c708a1284ac850ad02de80d4d80608.png)
计算机组成原理课程设计的实验报告实验报告:计算机组成原理课程设计摘要:本实验报告旨在介绍计算机组成原理课程设计的实验过程和结果。
该实验旨在深入理解计算机的组成和工作原理,并通过设计和实现一个简单的计算机系统来加深对计算机组成原理的理解。
本实验报告将包括实验的目的、实验环境、实验步骤、实验结果以及实验的分析和讨论。
1. 实验目的:本实验的目的是通过设计和实现一个简单的计算机系统,加深对计算机组成原理的理解。
具体目标包括:- 理解计算机的基本组成和工作原理;- 掌握计算机硬件的设计和实现方法;- 学习使用计算机组成原理相关的软件工具。
2. 实验环境:本实验所需的硬件和软件环境如下:- 硬件环境:一台支持计算机组成原理课程设计的计算机;- 软件环境:计算机组成原理相关的软件工具,如Xilinx ISE、ModelSim等。
3. 实验步骤:本实验的步骤主要包括以下几个部分:3.1 系统需求分析在设计计算机系统之前,首先需要明确系统的需求和功能。
根据实验要求,我们需要设计一个简单的计算机系统,包括指令集、寄存器、运算单元等。
3.2 系统设计根据系统需求分析的结果,进行系统设计。
设计包括指令集的设计、寄存器的设计、运算单元的设计等。
3.3 系统实现在系统设计完成后,需要进行系统的实现。
具体步骤包括使用硬件描述语言(如VHDL)进行电路设计,使用Xilinx ISE进行逻辑综合和布局布线,最终生成bit文件。
3.4 系统测试在系统实现完成后,需要进行系统的测试。
测试包括功能测试和性能测试。
功能测试主要是验证系统是否按照设计要求正常工作;性能测试主要是测试系统的性能指标,如运行速度、吞吐量等。
4. 实验结果:经过实验,我们成功设计和实现了一个简单的计算机系统。
该系统具有以下特点:- 指令集:支持基本的算术运算和逻辑运算;- 寄存器:包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等;- 运算单元:包括算术逻辑单元(ALU)和控制单元。
计算机组成原理课程设计
![计算机组成原理课程设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e9ce57f9db38376baf1ffc4ffe4733687e21fcb5.png)
计算机组成原理课程设计
计算机组成原理课程设计
一、课程介绍
本课程主要介绍计算机组成原理,包括计算机的结构,功能,性能,介绍CPU,存储器,总线,输入/输出系统,及这些部件之间的工作关系。
二、课程目标
1. 学生能够认识计算机的概念、主要组成部分及功能。
2. 了解计算机基本工作原理,包括CPU,存储器,总线,输入/输出系统,以及这些部件之间的工作关系。
3. 掌握主要软件技术,包括汇编语言,编译语言,操作系统等。
三、内容安排
本课程包括以下主要内容:
1. 计算机基本概念:计算机的构成,计算机系统和计算机网络。
2. CPU:架构、指令集、运算法则和程序控制。
3. 存储器:存储器的类型、特性和性能。
4. 总线:总线的结构、架构及特点。
5. 输入输出系统:计算机系统的输入输出结构、设备接口、通信协议。
6. 汇编语言程序设计:汇编语言基本语法,程序编写及调试。
7. 编译语言程序设计:编译语言程序设计,程序语言、数据结构、程序编写及调试。
8. 操作系统程序设计:操作系统概念、基本功能结构,虚拟存储器,任务调度,工作管理,系统文件管理等。
四、课程评价
课程主要采用学习报告、小组讨论、实验报告等方式进行评价。
计算机组成原理课程设计完整版
![计算机组成原理课程设计完整版](https://img.taocdn.com/s3/m/e1680232580216fc700afdf7.png)
目录1 需求分析 (1)1.1课程设计目的 (1)1.2课程设计内容及要求 (1)1.3TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统特点 (2)1.4微指令格式分析 (2)1.5指令译码电路分析 (5)1.6寄存器译码电路分析 (6)1.7时序分析 (7)2 总体设计 (9)2.1数据格式和机器指令描述 (9)2.2机器指令设计 (11)3 详细设计 (16)3.1控制台微程序流程的详细设计 (16)3.2运行微程序流程的详细设计 (19)4 实现阶段 (31)4.1所用模型机数据通路图及引脚接线图 (31)4.2 测试程序及结果 (33)心得体会 (35)参考资料 (36)1 需求分析1.1 课程设计目的本课程设计是计算机科学与技术专业重要的实践性教学环节之一,是在学生学习完《计算机组成原理》课程后进行的一次全面的综合设计。
目的是通过一个完整的8位指令系统结构(ISA)的设计和实现,加深对计算机组成原理课程内容的理解,建立起整机系统的概念,掌握计算机设计的基本方法,培养学生科学的工作作风和分析、解决实际问题的工作能力。
1.2 课程设计内容及要求基于TDN-CM++计算机组成原理实验教学系统,设计和实现一个8位指令系统结构(ISA),通过调试和运行,使设计的计算机系统能够完成指定的功能。
设计过程中要求考虑到以下各方面的问题:(1)指令系统风格(寄存器-寄存器,寄存器-存储器,存储器-存储器);(2)数据类型(无符号数,有符号数,整型,浮点型);(3)存储器划分(指令,数据);(4)寻址方式(立即数寻址,寄存器寻址,直接寻址等);(5)指令格式(单字节,双字节,多字节);(6)指令功能类别(算术/逻辑运算,存储器访问,寄存器操作,程序流控制,输入/输出)。
要求学生综合运用计算机组成原理、数字逻辑和汇编语言等相关课程的知识,理解和熟悉计算机系统的组成原理,掌握计算机主要功能部件的工作原理和设计方法,掌握指令系统结构设计的一般方法,掌握并运用微程序设计(Microprogramming)思想,在设计过程中能够发现、分析和解决各种问题,自行设计自己的指令系统结构(ISA)。
计算机组成原理相联存储器的设计
![计算机组成原理相联存储器的设计](https://img.taocdn.com/s3/m/255977dc33d4b14e852468e5.png)
沈阳航空航天大学课程设计报告目录第1章总体设计方案 (2)1.1设计原理 (2)1.2设计思路 (3)1.3设计环境 (4)第2章详细设计方案 (5)2.1顶层方案图的设计与实现 (5)2.1.1创建顶层图形设计文件 (5)2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5)2.1.3编译、综合、适配 (6)2.2功能模块的设计与实现 (7)2.2.1 输入寄存器的实现 (7)2.2.2存储体的设计与实现 (8)2.2.3 数字比较器的实现 (10)2.2.4查找结果寄存器的实现 (12)2.3仿真调试 (13)第3章编程下载与硬件测试 (15)3.1编程下载 (15)3.2硬件测试及结果分析 (15)参考文献 (17)附录(电路原理图) (18)第1章 总体设计方案1.1 设计原理相联存储器(C ontent Addressed Memory ),它是一种按内容访问的存储器,可以根据数据记录地一部分内容查找其它部分的内容。
在相联存储器中,每个存储的数据记录都是固定长度的字,每个字由若干字段组成,每个字段描述了用一个对象的属性,也称一个内容。
相联存储器的结构框图如图1.1所示。
它主要实现将输入寄存器(CR)的信息与存储体的信息作比较,相匹配的置为“1”,不匹配的置为“0”, 将结果送入查找结果寄存器(SRR)中,并输出结果。
图1.1 相联存储器原理框图1.2 设计思路根据相联存储器的原理特点,即按照内容寻址,因此可以将相联存储器分为以下几个部分:输入寄存器,译码选择电路,存储体,数字比较器,查找结果寄存器。
输入寄存器(CR):用来存放检索字,其位数和相联存储器的字长相等。
译码选择电路:用3-8译码器进行译码电路选择,如当置输入端B2B1B0为“000”,时钟脉冲信号为高电位时,可以向存储体第一个单元地址输入八位二进制的字信息,同时其他的存储单元的信息被屏蔽掉。
当置输入端B2B1B0为“001”时,时钟信号为高电位时,可以向存储体第二个单元地址输入八位二进制的字信息,同时其他的存储信号单元被屏蔽掉。
计算机组成原理课程设计3篇
![计算机组成原理课程设计3篇](https://img.taocdn.com/s3/m/0df1706b814d2b160b4e767f5acfa1c7ab00825f.png)
计算机组成原理课程设计第一篇:CPU设计计算机中心处理器(Central Processing Unit, CPU)是计算机的心脏,它负责执行指令,完成计算和控制计算机的所有运算和数据传输。
在计算机组成原理课程设计中,设计一块CPU是非常重要的一步。
CPU的设计与制作需要有一定的基础和经验。
首先,需要了解CPU的工作原理和基本组成,包括寄存器、ALU、控制器和数据通路等。
其次,需要掌握数字逻辑、硬件描述语言和电子工艺制作等知识和技能,以实现CPU的具体功能。
设计一块CPU可分为以下几个步骤:1.确定CPU的整体架构和指令集。
根据需求和实际应用,确定CPU的整体架构和指令集。
可以参考现有的CPU设计,并根据实际情况进行优化和改进。
2.编写CPU的硬件描述语言代码。
使用硬件描述语言(如VHDL)编写CPU的硬件描述语言代码,包括寄存器、ALU、控制器和数据通路等。
3.使用仿真工具进行验证。
使用仿真工具模拟CPU的运行过程,验证硬件描述语言代码的正确性和功能实现。
4.设计和制作PCB电路板。
将CPU的硬件描述语言代码转换为PCB电路板设计,并制作出实际的电路板。
5.测试CPU的性能和功能。
对制作出的CPU进行测试,验证其性能和功能可靠性。
CPU的设计和制作是计算机组成原理课程设计中非常关键的一步,它直接影响到完成整个计算机系统的可靠性和性能。
因此,设计和制作一块优秀的CPU需要耐心和实践经验的积累。
第二篇:存储器设计存储器是计算机系统中重要的组成部分,用于存储数据和程序。
存储器需要具有读、写、删等常见操作,设计一块性能良好和容量适中的存储器是计算机组成原理课程设计的核心内容之一。
存储器的设计和制作需要掌握数字电路设计、电子工艺制作和人机交互等知识和技能。
下面是存储器设计的主要步骤:1.确定存储器的类型和容量。
根据实际需要和使用场景,确定存储器的类型和容量,包括SRAM、DRAM、FLASH等。
2.设计存储器的电路和控制线路。
《计算机组成原理》课程设计报告
![《计算机组成原理》课程设计报告](https://img.taocdn.com/s3/m/81fd0998fc4ffe473268ab1b.png)
电子信息学院实验报告书课程名:《计算机组成原理》题目:实验类别【验证】班级:学号:姓名:1.2 实训任务第二章设计内容............................... 错误!未指定书签。
2.1 指令的执行流程........................ 错误!未指定书签。
2.1.1“异或”指令..................... 错误!未指定书签。
2.1.2读取指令........................ 错误!未指定书签。
2.1.3 “ADD”指令..................... 错误!未指定书签。
2.2 储存器................................ 错误!未指定书签。
2.3 运算器................................ 错误!未指定书签。
2.4 硬件系统.............................. 错误!未指定书签。
2.4.1计算机硬件组成................... 错误!未指定书签。
2.4.2 采用门电路设计一个8位的全加器电路错误!未指定书签。
2.4.3 定点补码加减法装置逻辑框图..... 错误!未指定书签。
2.5 模型机综合实验....................... 错误!未指定书签。
2.5.2 转移实验........................... 错误!未指定书签。
第三章图表格式............................... 错误!未指定书签。
3.1“异或”指令........................... 错误!未指定书签。
3.2 读取指令.............................. 错误!未指定书签。
3.3“ADD ”指令........................... 错误!未指定书签。
3.4 储存器................................ 错误!未指定书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
沈阳航空航天大学课程设计报告课程设计名称:计算机组成原理课程设计课程设计题目:相联存储器的设计与实现院(系):计算机学院专业:物联网技术方向班级:物联1305学号:姓名:指导教师:完成日期:2016年1月15日目录第1章总体设计方案 (1)设计原理 (1)设计思路 (2)设计环境 (3)第2章详细设计方案 (5)总体方案的设计与实现 (5)创建顶层图形设计文件 (5)器件的选择与引脚锁定 (5)功能模块的设计与实现 (8)检索寄存器的设计与实现 (8)屏蔽寄存器的设计与实现 (8)存储体的设计与实现 (9)比较器的设计与实现 (10)与门芯片的设计与实现 (11)第3章程序调试与结果测试 (12)程序调试 (12)程序测试及结果分析 (12)参考文献附录(源代码) (15)第1章总体设计方案1.1设计原理相联存储器不按地址寻址而按照内容寻址,相联存储器由检索寄存器CR、屏蔽寄存器MR、存储体和结果寄存器SRR构成。
设存储器有8个字,8位,则CR 与MR为1字8位,将要检索的内容输入到检索寄存器CR中,用屏蔽寄存器MR 屏蔽掉存储体中不参与比较的位数,其余比较位不变,将这个结果与检索寄存器比较,将结果送入结果寄存器保存,根据结果寄存器的数据可以得到符合检索寄存器的数据所在的存储区域,原理如图1。
图 1 相联存储器原理图1.2设计思路检索寄存器(CR):存放要检索的数据,位数与存储器字长一致。
屏蔽寄存器(MR):与CR配合使用,检索位置为1,其余不参与比较的位设为0,位数与存储体字长一致,与存储体里的数据相与,得到的结果送入结果寄存器保存。
存储体:由3-8译码器选择地址输入数据,是8乘8的结构。
结果寄存器:存放检索寄存器和屏蔽寄存器相与的结果。
若存储体存的八个存储单元分别存着数据为: 00100110、、、、01100010、、00101001,CR中存储的数据为00010100,MR存的数据是00011100,经过比较可以发现第三个和第五个存储单元符合CR,所以输出00101000,见图2。
X X X 1 0 1 X X CRSRR11图2 相联存储器工作原理图1.3设计环境硬件环境:伟福COP2000型计算机组成原理试验仪、XCV200实验板、XP系统计算机。
COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成,试验台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器B、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序寄存器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、RS232口,如图3。
图3 COP2000计算机组成原理集成调试软件EDA环境:Xilinx foundation 设计软件、COP2000仿真软件。
Xilinx foundation 是Xinlinx公司的可编程器件开发工具,该平台功能强大,主要用于百万逻辑门的设计。
该系统由设计入口工具、设计实现工具、设计验证工具三大部分组成。
设计入口工具包括原理图编辑器、有限状态机编辑器、硬件描述语言(HDL)编辑器、LogiBLOX模块生成器、Xilinx内核生成器等软件。
其功能是:接收各种图形或文字的设计输入,并最终生成网络表文件。
设计实现工具包括流程引擎、限制编辑器、基片规划器、FPGA编辑器、FPGA写入器等软件。
实际实现工具用于将网络表转化成配置比特流,并下载到器件。
设计验证工具包括功能和时序仿真器、静态时序分析器等,可用来对设计中的逻辑关系及输出结果进行验证,并详尽分析各个时序限制的满足情况,如图4.图4 Xilinx foundation 设计平台第2章详细设计方案总体方案的设计与实现本设计方案以原理图输入凡事设计出顶层方案图,以此实现相联存储器相关的逻辑功能,在XCV2000可编程逻辑芯片上实现电路。
在Xilinx foundation 开发环境上设计好电路图,把输入/输出信号分别定位到XCV2000芯片指定的引脚上,完成芯片的引脚锁定。
创建顶层图形设计文件根据相联存储器的相关功能,顶层设计文件由以下器件组成:11个D触发器(FD8CE),1个3-8译码器(D3-8E),8个比较器(COMP8),30个输入端口和8个输出端口封装而成的一个完整的设计实体。
该方案在Xilinx foundation 软件环境下进行软件的设计,实现顶层图形文件。
器件的选择与引脚锁定器件的选择:由于提供的硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板,因此采用目标芯片为Xilinx XCV200可编程逻辑芯片。
3-8译码器芯片如图5所示,功能表见表1。
图5 3-8译码器芯片表1 3-8译码器功能表A0 A1 A2 E D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D00 0 01 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 11 0 0 0 0 0 0 1 00 1 01 0 0 0 0 0 1 0 00 1 11 0 0 0 0 1 0 0 01 0 01 0 0 0 1 0 0 0 01 0 11 0 0 1 0 0 0 0 01 1 01 0 1 0 0 0 0 0 01 1 11 1 0 0 0 0 0 0 0 X X X0 0 0 0 0 0 0 0 0FD8CE触发器如图6所示,功能表见表2。
图6 FD8CE触发器芯片表2 FD8CE触发器功能表CE CP CLR Q[7:0]1上升沿0Q[7:0]=D[7:0] 0上升沿0不变X X1Q[7:0]=00H比较器芯片COMP8如图7功能表见表3。
图7 比较器芯片COMP8表3 比较器COPM8功能表A[7:0]=B[7:0]EQ=1A[7:0]!=B[7:0]EQ=0引脚锁定:根据引脚分配表,把顶层图形文件中的输入/输出信号依次安排到Xilinx XCV200芯片指定的因脚伤,实现芯片的引脚锁定,各信号及Xilinx XCV200芯片引脚对应关系如表4。
表4 芯片引脚对应图功能模块的设计与实现本相联存储器是由检索寄存器、屏蔽寄存器、存储体、结果寄存器组成,各部分元件均分别单独实现功能并仿真成功之后再将各部分模块进行连接,经整体整合仿真成功后,完成了所需的电路实体。
检索寄存器的设计与实现功能描述:检索寄存器的字长为8位,用于存放要检索的数据,本方案采用一个8位的D触发器实现,如图8。
图 8 检索寄存器电路图屏蔽寄存器的设计与实现屏蔽寄存器字长与存储器字长一致8位,它的作用是将不参与比较的位屏蔽,屏蔽寄存器本身与比较位对应的位为1,其他位为0,当其与存储单元相与时比较位保留,其他无关位置0。
电路见图9。
图9 屏蔽寄存器电路图存储体的设计与实现存储体通过3-8译码器D3-8E对8个D触发器实现编址功能,将输入的二进制数依次存储到寄存器中。
与屏蔽寄存器配合使用来对数据进行检索。
电路图见图10。
图10 存储体电路图比较器的设计与实现比较器模块只要是将存储体单元和屏蔽寄存器相与的结果和检索寄存器比较,所比较结果相同则通过COMP8芯片输出高电平,如果不同则输出低电平,将数据输入到结果寄存器存放,电路图见图11。
图11 比较寄存器电路图与门芯片的设计与实现本课设采用存储单元与屏蔽寄存器相与的结果和检索寄存器比较的方式进行检索,而数据通过总线传输不能直接用与门直接相与,所以要涉及到总线相与逻辑芯片的封装,每一个双总线相与芯片里面封装了八个与门,电路图见图12图13。
图12 总线相与芯片封装图图13 总线相与内部电路图第3章程序调试与结果测试程序调试最初设计时理想的检索寄存器CR和屏蔽寄存器配合使用是输入要检索的数据到CR中,然后MR自动生成0和1,1对应于检测位,0对应于不参与检测位,将VCC接入MR寄存器的,数据线,用CLR控制数据的输入与输出,但是仿真的时候总是显示总线冲突,所以放弃了这个想法,所以最终是手动输入屏蔽码。
程序测试及结果分析要检索的内容为10XXXXXX,输入检索码(80H),屏蔽码(C0H),用I0,I1,I2作为地址线,向存储体输入数据分别为(ABH),(ACH),00010010(12H),00110100(34H),01010110(56H),00100011(23H),00 010010(13H),00000010(02H)则第一和第二个存储单元符合检索条件所以对应的数据输出为1其余输出0,I3表示存储体输入的时钟信号I8表示结果寄存器的时钟信号,由此可知图14的仿真结果正确。
图14 仿真波形图利用COP2000仿真软件的变成下载功能,将得到文件下载到XCV200实验板的XCV200可编程逻辑芯片中。
利用XCV200实验板进行硬件功能测试。
相联存储器的输入数据通过XCV200实验板的输入开关实现,输出数据听过XCV200实验板的LED指示灯实现,利用表5的输入参数作为输入数据,诸葛测试输出结果,即用XCV200实验板的开关K20、K21、K22控制输入数据,开关K00~K07控制输入寄存器的内容输入,同时观察A0~A7的输出得到测试结果。
表5 硬件测试结果输入信号输出信号K00-K07K10-K17K22K21K20CLK A0-A7 0000111100001000000100000000 0000111100001001001100000000 0000111100010000010100000000 0000111100010001011100000000 0000111100001111100100010000 0000111100010011101100010000 0000111100010000110100010000 0000111100010001111100010000检索寄存器存的数是0F,存储体中的数分别是08,09,10,11,0F,13,10,11。
对表5的数据与图15的内容进行对比,可以看出硬件测试结果是00010000,对应于十六进制数是10,由此可以看出测试结果是争取的,说明电路设计正确合理。
图15为仿真下载的结果。
图15 仿真下载结果参考文献[1]周大海.计算机组成原理实验与课程设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2015[2]范延滨.微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2006[3]王爱英.计算机组成与结构 [M].北京:清华大学出版社,2006[4]白中英.计算机组成原理 [M].科学出版社,2008[5]郑纬民.计算机系统结构[M].北京:清华大学出版社,1992[6]胡越明.计算机组成与设计[M].北京:科学出版社,2006[7]曹昕燕.EDA技术实验与课程设计[M].北京:清华大学出版社,2006[8]唐朔飞.计算机组成原理(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2008附录(源代码)。