刘春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1、算术逻辑运算单元ALU设计实验【实验目的】1.了解运算器的数据传输通路；2.验证运算器的组合功能；3.掌握算术逻辑运算加、减工作原理；4.验证实验台运算的8位加、减、与、直通功能；5.按给定数据，完成几种指定的算术和逻辑运算。【实验环境】1.本地计算机◊操作系统：WindowsXP主机◊软件：QUARTUS6.02.计算机组成原理实验箱【实验内容】1.查看实验箱，了解其模式设置，工作方法与按键作用2.建立一个新的工程ALU1813.建立一个VHDL文件，并添加到工程中4.器件选择，生成芯片编程/配置所需要的各种文件5.设置编译链接控制选项，编译链接

2、并调试工程6.通过下载器将编译后的sof文件下载到实验箱的FPGA中7.对ALU181进行算术运算和逻辑运算的时序仿真，并记录仿真波形。【实验步骤】1.设计ALU元件。在QuartusII环境下，用文本输入编辑器TextEditor输入ALU181.VHD算术逻辑单元文件，编译VHDL文件，并将ALU181.VHD文件（例4・1）制作成一个可调用的原理图元件。1.以原理图方式建立顶层文件工程。选择图形方式。根据图1输入实验电路图,从QuaiwsII的基本元件库中将各元件调入图形编辑窗口、连线，添加输入输出引脚。将所设计的原理图图形文件ALU.bdf保存到原先建立的文件夹中，将

3、当前文件设置成工程文件，以后的操作就都是对当前工程文件进行的。LPMCOUNTERM70]A(70

4、NOO0(81)OCTALLATCHES74373b0(7.0]A0.B14373bOEN-0(81)IN(70

5、--47Sc*l~~>—OEND(R110(81)GOCTALLATCHESS【3.-03•0】•口.0]0JcoKOfIIALU181BHHin：_

6、CN4S(30)MW

7、_

8、>S(30)图1算术逻辑单元ALU实验原理图2.器件选择。选择Cyclone系歹lj,在Devices中选择器件EP1C6QC240C8。编译,引脚锁定，再编译。引脚锁定后需要再次进行编译，才能将锁定信息确定下来，同时生成芯片编程/配置所需要的各种文件。3.芯片编程Programming（也可以直接选择光盘中的示例）。打开编程窗口。将配置文件ALU.sof下载进GW48系列现代计算机组成原理系统中的FPGA中。4.选择实验系统的电路模式是NO.0,验证ALU的运算器的算术运算和逻辑运算功能。根据表1,用按键输入数据A⑺.0]和B[7・.O],并设置S[3..0]、M、CN

9、,验证ALU运算器的算术运算和逻辑运算功能，记录实验数据。表1A[7..O],B[7..O]设置值检查F[7..0]SW_B寄存器内容S3S2S1SOMBUSA[7..O]B[7.・0]010101011010101010010101011010101010【实验任务】1、做好实验预习，掌握运算器的数据传送通路和ALU的功能特性，并熟悉本实验中所用的控制台开关的作用和使用方法。2、写出实验报告，内容是：①实验目的；②按理论分析值填写好实验结果分析表,给出对应的仿真波形。③列表比较实验数据，及理论分析值与实验结果值，并对结果进行分析。实验结果与理论分析值比较，有没有不同？为什么

10、？④通过本实验，你对运算器ALU有何认识，有什么心得体会？思考题:(1)用VHDL表达ALU实验电路的功能，对电路进行仿真、引脚锁定、并在实验台上实现其功能。(2)对ALU181进行算术运算和逻辑运算的时序仿真，并记录仿真波形。2、存储器设计实验【实验目的】1.掌握FPGA中lpm_ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法；2.了解FPGA中RAMlpm_ram_dq的功能；掌握lpm_ram_dq的参数设置和使用方法；【实验环境】1.本地计算机◊操作系统：WindowsXP主机◊软件：QUARTUS6.02.计算机组成原理实验箱【实验内容】1.LPM_ROM的

11、参数设置；2、；3、2.LPM.ROM中数据的写入，即初始化文件的编写3.LPM.ROM的实际应用，在GW48实验台上的调试方法。4.在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB构成RAM存储器【实验步骤】1.新建一个工程LPMROM,用LPM元件库设计LPM_ROM,地址总线宽度address[]?Q数据总线宽度q[]分别为6位和24位。2.建立相应的工程文件，设置lpm_rom数据参数，lpm_ROM配置文件的路径（ROM_A.m讦），并设置在系统ROM/RAM读写允许，以便能对FPGA中的ROM在系统读写。