西工大组成原理实验报告

1、而* 7出土当计算机组成原理实验报告西工大-组成原理实验报告评语：课中检查完成的题号及题数:课后完成的题号与题数:成绩：自评成绩：95实验报告基于Verilog语言的运算实验名称：器和存储器日期： 2015.11.4设计与实现班级： 10011303 学号： 201302536 姓名： 张林江一、实验目的：1 . 了解运算器的组成结构。2 .掌握运算器的工作原理。3 .掌握静态随机存储器RAM工作特性及数据的读写方法。、实验内容：1 .运算器内部含有三个独立运算部件， 分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据 存于暂存器A和暂存器B,三个部件同时接受 来自A和B的数据（有些处理器体系结构把

2、移2丽山上学计算机组成原理实验报告位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如 ARM ,各部件对操作数进行何种运算由控制 信号53-6睐决定，任何时候，多路选择开关 只选择三部件中一个部件的结果作为 ALU的 输出。如果是算术运算，还将置进位标志 FC, 在运算结果输出前，置ALU零标志。ALU中所 有模块集成在一片 CPLD（MAXIIEPM240中。2 .存储器（Memory ）是现代信息技术中用于保 存信息的记忆设备。其概念很广，有很多层次， 在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可 以是存储器；在集成 电路中，一个没有实物 形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如 RAM、FIFO等；在系统

3、中，具有实物形式的 存储设备也叫存储器，如内存条、 TF卡等。 计 算机中全部信息，包括输入的原始数据、 计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都 保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记 忆功能，才能保证正常工作。计算机中的存储 器按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅 助存储器（外存），也有分为外部存储器和内 部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或 光盘等，能长期保存信息。内存指主板上的存 储部件，用来存放当前正在执行的数据和程序，但仅用于暂时存放程序和数据，关闭电源 或断电，数据会丢失。3 .静态随机存取存储器。它是一种具有静止存取 功能的内存，不

4、需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。三、项目要求及分析：1.利用上述运算器能否实现大于8位二进制数 的算术运算？如果能，需要采取什么样的措 施？答：能够实现，但是要将两个 8位寄存器组合成一个16位的寄存器来实现2,给出一组数据，验证桶形移位器的功能。答：桶式移位器是一种组合逻辑电路， 通常作为 微处理器CPU的一部分。它具有n个数据输 入和n个数据输出，以及指定如何移动数据的 控制输入，指定移位方向、移位类型（循环、 算术还是逻辑移位）及移动的位数等等。3,随机存储器和只读存储器的区别是什么，能 否通过外加电路实现用随机存储器代替只 读存储器？答：随机存储器又称RAM它是一种临 时存放数据

5、的地方，它的存取速度很快 所以在电脑运行软件的时候就把程序 调入内存（RAM）,你对程序所做的更改 都是在内存中进行，当你退出了程序后 系统就自己把分它的那部分内存收回， 又分给其他的程序，RAMk就是内存条； 只读存储器和随机存储器最大的区别4至山了 #决挈计算机组成原理实验报告是，Romp的信息是固化的写入之后不 会改变，而RAMTT读可写但掉电后信息 丢失。必要的时候也是可以改变的，这里面一 般存的是一些系统信息，和系统设置， 电脑的BIOS芯片就是ROM4.动态随机存储器和静态随机存储器的区别 是什么，与静态随机存储器相比，动态随机 存储器在电路设计需要考虑什么问题？答：SRAM也称静

6、态随机存储器，其 特点是工作速度快，只要电源不撤除，写 入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新 电路，同时在读出时不破坏原来存放的信 息，一经写入可多次读出，但集成度较低， 功耗较大。SRAM 一般用来作为计算机中 的高速缓冲存储器(Cache)。DRAM是动态随机存储器 (Dynamic Random Access Memory), 它 是利用场效应管的栅极对其衬底间的分 布电容来保存信息，以存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示 “1和“0S DRAM每个存储单元所需的场效应管 较少，常见的有4管，3管和单管型 DRAM。因此它的集成度较高，功耗也 较低，但缺点是保存在DRAM中的信息

7、场效应管栅极分布电容里的信息随着 电容器的漏电而会逐渐消失，一般信息保 存时间为2ms左右。为了保存DRAM中的 信息，必须每隔12ms对其刷新一次。 因此，采用DRAM的计算机必须配置动 态刷新电路，防止信息丢失。DRAM 一 般用作计算机中的主存储器。表1-1-2 运算结果表运算类型ABS3S2S1S0结果逻辑运算65A70 0 0 0F= ( 65 ) FC= ( 0) FZ ( 0)65A70 0 0 1F= ( A7 ) FC= ( 0) FZ ( 0)0 0 1 0F= ( 25) FC= (0) FZ ( 0)0 0 1 1F= (E7 ) FC= ( 0) FZ ( 0)0 1

8、 0 0F= ( 25) FC= ( 0) FZ ( 0)移位运算0 1 0 1F= ( 9A ) FC= ( 0) FZ ( 0)0 1 1 0F=( CA ) FC=( 0) FZ ( 0)0 1 1 1F= ( 32) FC= ( 0) FZ ( 0)1 0 0 0F= ( B2 ) FC= ( 0) FZ ( 0 )算术运算1 0 0 1F=( CA ) FC=( 0) FZ ( 0)1 0 1 0(Cn=0)F= ( CA ) FC=( 0) FZ ( 0)1 0 1 0(Cn=1)F= ( OC ) FC= ( 1) FZ ( 0 )1 0 1 1F=( BE ) FC=( 1)

9、FZ ( 0)1 1 0 0F= ( 64) FC= ( 0) FZ ( 0)1 1 0 1F= ( 66) FC= ( 0) FZ ( 0)6丽山上学计算机组成原理实验报告四、具体实现：应包括： Verilog语言程序等。module logic_operation#(parameter ISA_WIDTH = 4, DATA_WIDTH = 8)( input sys_clock, input sys_reset, input ISA_WIDTH - 1 : 0 control, input DATA_WIDTH - 1 : 0 data_a, input DATA_WIDTH - 1 :

10、 0 data_b, output regDATA_WIDTH - 1 : 0 result);integer i;always (posedgesys_clock or posedge sys_reset) beginif (sys_reset = 1'b0) beginresult <= 4'b0;endelse begincase (control)4'b0000: beginfor(i = 0; i < DATA_WIDTH; i =i + 1)resulti = data_ai;end4'b0001: beginfor(i = 0; i &

11、lt; DATA_WIDTH; i =i + 1)resulti = data_bi;end4'b0010: beginfor(i = 0; i < DATA_WIDTH; i =i + 1) resulti= data_ai &data_bi;endDATA_WIDTH; i =data_ai |DATA_WIDTH; i =4'b0011: beginfor(i = 0; i <i + 1)resultidata_bi;end4'b0100: beginfor(i = 0; i <i + 1)resulti = data_ai; end default:;endcase end end endmodule五、调试运行结果:六、所遇问题及解决方法：1.在上实验课时，因为运算存储器实验每次输入都是相同的，所以就只输入了一次，结果FC和FK都为0,其实不对，应该每次都要重新 输入。七、实验总结：1.通过本次实验让自己能够更深入的理解组成原理这门课，其实上 课的时候有很多都不是很理解，通过实验能让自己理解的更透彻，更能 从实际角度去看待这些问题。数据和理论分析进行比较、验证，我们掌 握了简单运算器的数据