计组实验报告.doc

《计组实验报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、计算机组成原理实验报告实验一寄存器组成实验一、实验目的（1）熟悉D触发器的功能及使用方法。（2）掌握寄存器文件的逻辑组成及使用方法。二、实验内容（1）掌握QuartusII的使用方法，能够进行数字电路的设计及仿真。（2）验证QuartusII所提供D触发器的功能及使用方法。（3）设计具有1个读端口、1个写端口的寄存器文件，并进行存取操作仿真/验证。三、实验原理及方案QuartusII提供了多种类型的触发器模块，如D触发器、T触发器等。固定特性的触发器模块有不同的型号，参数化的触发器模块有lpm_ff、lp

2、m_dff、lpm_tff等。D触发器常来构建寄存器。本次实验我们用QuartusII中提供的8为D触发器模块，实现了一个8×8bits的寄存器组，因此，操作地址均为3位，数据均为8位。由于要求读写端口分离，因此，读操作的相关引脚有地址raddr[2..0]、数据输出q[7..0]，写操作的相关引脚有地址waddr[2..0]、数据输入data[7..0]、写使能wen。其中，省略读使能信号可以简化控制，即数据输出不受限制。寄存器文件通过写地址waddr[2..0]、写使能wen信号来实现触发器的写入控制

3、，通过读地址raddr[2..0]信号来控制触发器的数据输出选择。其连接电路原理如图所示。寄存器文件的组成则由此，可在QuartusII中连接原理图：四、实验结果仿真波形如下：五、小结通过此次实验，我们学会了QuartusII的原理图的构造方法，以及仿真方法，并且使用lpm_dff作为三态门，控制数据的输入，并且在输出时，用lpm_mux选择每个寄存器的数据输出。最后，在本次实验中，我们重新巩固了课堂学习的内容，也对寄存器加深了了解，相信我们会通过实验在计组的学习道路上越走越远。实验二运算器组成实验一、实

4、验目的（1）熟悉加/减法器的功能及使用方法。（2）掌握算术逻辑部件(ALU)的功能及其逻辑组成。（3）加深对运算器工作原理的理解。二、实验内容（1）验证QuartusII所提供加/减法器的功能及使用方法。（2）设计具有加法、减法、逻辑与、逻辑非4种功能的ALU，并进行功能仿真/验证。三、实验原理及方法本实验所要求的ALU数据宽度为8位、具有4种算术及逻辑运算功能，其功能选择引脚记为SEL[1]～SEL[0]。该ALU实现的具体功能如表1所示，其中，算术运算可以实现有符号数、无符号数的运算功能。表1ALU功

5、能表功能选择实现功能SEL[1]SEL[0]操作助记符功能函数00加法ADDF＝A＋B01减法SUBF＝A－B10逻辑与ANDF＝A·B11逻辑非NOTF＝ALU的加法、减法功能可由QuartusII提供的lpm_add_sub模块实现，逻辑与、逻辑非功能可由QuartusII提供的lpm_and、lpm_inv模块实现。QuartusII中，lpm_开头的模块均为参数化模块，使用时可以自定义其功能参数，如lpm_add_sub是一种参数化加/减法器，可以定义其实现功能、数据宽度、结果状态等。本实验所要求

6、ALU的逻辑结构如图所示，控制形成电路负责产生各功能模块的控制信号，本实验中与门、非门无需控制是特例；状态形成电路负责产生4个状态标志，分别是零标志ZF、进位/借位标志CF、溢出标志OF、结果符号标志SF。ALU逻辑结构本实验原理如图所示：四、实验结果仿真波形为：五、小结这次通过此次实验，我们通过QuartusII构造了一个简单的ALU，我们了解到了ALU基本构造方式，深化了对ALU的了解，而且我们学到了数字电路的编码方式以及计算方式，巩固了之前所学，受益匪浅。实验三存储器组成实验一、实验目的（1）熟悉半

7、导体存储器的存取方法。（2）掌握存储器的扩展方法。（3）掌握存储器与总线的连接方法。二、实验内容（1）验证QuartusII所提供半导体存储器的功能及使用方法。（2）设计一个读/写端口分离的256×8bit的存储器，地址空间中前一半只读、后一半可读可写，并进行存取操作仿真/验证。（3）将上述存储器连接到地址/数据复用的总线上，并进行存、取操作仿真/验证。三、实验原理及方案1、半导体存储器的操作QuartusII提供了多种类型的半导体存储器模块，如lpm_dq、lpm_dp、lpm_rom等，这些模块均均为

8、同步存储器，可以自定义存储字长、存储字数。本实验中要求存储字长为8位即可。以8位字长、256个存储单元、读/写端口分离的存储器lpm_dq为例，其I/O引脚如图4所示。其中，data[7..0]、q[7..0]分别为数据输入、数据输出引脚，wren为写操作（写使能）信号、高电平有效，clock为同步操作的时钟信号。图4lpm_dq引脚示例对lpm_dq的操作有读、写两种。写操作（wren=1）时，数据在clock上升沿时锁存并