计算机组成原理实验指导书

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1、计算机组成原理实验指导书指导教师：佘欣媛目录第一章实验系统介绍1.1实验系统组成实验系统由一台计算机+实验箱组成，如图1-1所示：CH-4实验平台USBBlaster下载线图1-1实验系统示意图1、实验箱：ZYCH-4SOPC实验开发平台；2、USBBlaster下载线：计算机通过USB接口连接实验箱，对实验箱上FPGA/CPLD以及配置芯片进行编程、调试等操作；1.2实验箱介绍CH-4实验系统主板器件位置如图1-2所示FPGA：EP3C16Q240C8N（15408Les）配置芯片：EPCS16SI8N(2MB)SDRA

2、M：HY57V561620(32MB)LCD及触摸屏：5.6吋TFTLCD屏、触摸屏，屏幕分辨率：640x480。型号：群创AT056TN53。LCD控制电路：使用CPLDEPM1270T144C5、SRAM61LV25616*2；可控制至少16位色LCD，可兼容MCS51系列单片机接口。触摸屏控制电路：AD7843LED发光二极管：8位￠5mm红、黄、绿、兰各2位数码管(动态扫描)：LG5641AHx28位7段数码管0.5吋共阴红按键：8位OMRON按键二值开关：8位键盘：4x4OMRON按键上电及手动复位电路：蜂鸣器：

3、3V无源蜂鸣器1个温湿度传感器：SHT10实时时钟电路：PCA8563(带锂电池)铁电存储器：FM25V05(64KB)SD卡接口：带2GBSD卡PS2接口：带电压钳位保护2路可控时钟源(1Hz，10Hz，100Hz，1KHz，10KHz，100Khz，1MHz，10MHz)：分别用BCD拨码开关选择，掉电时设置值不丢失。串口：MAX3232USB接口：FT232R扩展接口座(40P)：36IO，带电压钳位保护，兼容台湾友晶公司DE2开发板扩展接口。1.3组成原理扩展板CH-4实验箱中提供连接好的扩展板是组成原理/数字逻辑

4、扩展模块，实验系统主板通过4位IO口控制组成原理/数字逻辑扩展板的LCD、发光二极管、二值开关、脉冲开关等输入输出资源。组成原理/数字逻辑扩展模块配置如下：面包板1块：●一个端子条300个插孔●两个分配条，100个插孔●适用线径：29-20AWG●尺寸：83.5x54.5x8.5mm;8.2x5.3x0.85cm面包板相关实验IO接口：LED发光二极管8个二值开关8位2x16字符点阵液晶1块LED发光二极管60个二值开关60位触发按键（上升沿）2位触发按键（下降沿）2位控制器CPLDEPM1270C5N1片1.4实验软件环

5、境实验软件：1、QuartusII9.1：Altera公司的综合性PLD开发软件，支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（AlteraHardwareDescriptionLanguage）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。2、SOPCBuilder:SOPCbuilder是QuartusII中用来建立、开发、维护系统的平台，可构成包括处理器、外设和存储器接口等常用系统组成的总线系统。它能够实现让系统设计人员快速开发系统，大大提高FPGA设计人

6、员的工作效率。1、NiosII9.1：是一种开发人员广泛应用的，包含编辑、编译和调试应用软件等功能的集成开发环境。简要来说，使用以上三种软件共同了FPGA硬件系统的开发，其中在SOPCBuilder中完成系统硬件的设计，NiosII中完成对硬件实现控制的软件设计，QuartusII完成对设计好的硬件进行管脚等配置、编译，然后下载到实验平台的FPGA芯片中。第二章组成原理实验配合计算机组成原理理论课程，实验课程共分六个实验：1.总线传输实验；2.存储器实验；3.IO（DMA）实验；4.运算器实验；5.指令系统实验；6.最小系

7、统实验。实验一总线传输实验一、实验目的与要求1.掌握QuartusII编译环境及使用方法；2.掌握组成原理扩展板的使用；3.了解verilog提供的门级语言；4.掌握lpm_ram_dq模块的建立；5.体会总线同步传输时序及分时利用原理。二、实验设备及软件PC机、实验平台、QuartusII软件编辑环境。三、实验内容1.用图形法blockdiagram实现如下功能：(1)建立两个lpm_ram_dq存储模块，分别模拟两个存储体；(2)利用组成原理扩张板模拟CPU并给出：存储体体号：指出当前访问的是两个存储体中的哪一个；数据

8、：CPU欲写入存储单元的数据；存储器体内部地址：CPU数据存入的存储单元地址；读写命令：读写控制（wren高电平为写）。(3)可从组成原理扩展板上观察到写入的效果。2.用verilog语言编程实现如下功能：(1)编程模拟8个存储单元(2)使用组成原理扩展板模拟CPU给出：地址：8个存储单元地址号码；数据