计算机体系结构实验报告.docx
上传者：zhangshut
2022-06-20 07:11:56上传
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争柬理工大学
《计算机体系结构》
实验报告
计算机实验教学中心
实验名称FIFO存储器实验地点信息楼418实验日期2015.10
一、实验目的
掌握FIFO存储器的工作特性和读写方法
二、实验设备
PC、唐都实验箱
三、实验原理
本实验用FPGA芯片来实现一个简单的8位X4的FIFO,器件的接口信号如图3-2-1,
内部逻辑图如下图3-2-2。
RSTFULLEMPTY
图3-2-1定义FIFO器件的接口信号
图3-2-2FIFO内部it蚪图
其各信号的功能为：
EMPTY:FIFO存储器空标志，高电平有效。
FULL:FIFO存储器满标志，高电平有效。
RST:清FIFO存储器为空。
FIFOWR:FIFO存储器写入信号，低电平有效。
FIFORD:FIFO存储器读信号，低电平有效。
ID0〜ID7:FIFO存储器输入数据线。
OD0〜OD7:FIFO存储器输出数据线。
快据削V?-：所示的内部迂轼图设计的画层原理怛如下:
Iwrl
四、实验操作及运行结果
1、按实验连接图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
图3-2-5FIFO实验接线图
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+串口电缆（com口）+并口Jtag下载线（打印机口），并打开实验箱电源。
3、在软件QuartusII8.0中选择“File->OpenProject”选项，按照以下路径查找实验过程中
需要下载到FPGA中的数据“C:\TangDu\CMX\FPGA\FIFO\FIFO.qpf（.sof）”（该路径为“FIFO
实验”的全路径，以后每次试验都需要用到的公共路径名为“C:\TangDu\CMX\FPGA”），打开该文件后，单击软件中的“Programmer”选项，单击“Start”完成下载。如果下载成功在界面Progress中可以看到100%的标志字样。
4、运行结果
接线图中B03和B04是FIFO空状态、满状态指示信号，分别接到扩展单元指示灯E0、
E1上，用来反映FIFO当前的状态。
1）实验时，按动系统右下脚的CLR清零开关可使读、写信号计数清零。这时指示灯E0亮，表示FIFO为空。
2）使用CON单元编号为SD27到SD20的开关模拟输入总线给出一个数据，按动时序与操作台单元的开关ST,可将该数写入到FIFO中。这时指示灯E0灭，表示FIFO中已经有数据存在，说明当前FIFO的输出是有效的；依次写四次后，满标志置位，这时指示灯E1
亮。
3）然后连续按动开关KK,给出读信号，将顺序读出所存的四个数，扩展总线的数据显示灯EB7到EB0显示所读出的数据，四个数全部读出后，空标志置位，E0灯亮。检查执行
是否与理论值一致。
五、实验中出现的问题和解决方法
在实验中我们小组遇到了安装USB转串口驱动程序的问题，后参照老师给予的文档成功安装了驱动程序。在连线过程中，有一根线出现了短路，导致实验结果运行错误，后经我们排查后发现，其中的一根导线断裂，更换后，成功运行实验。
我饿们这次实验掌握FIFO存储器的工作特性和读写方法，达到了实验目的，提高了小
组成员的动手能力，收获很大。
实验名称多通路运算器和寄存器堆实验地点信息楼418实验日期2015.10
一、实验目的
掌握多通路的运算器与寄存器堆的工作原理及设计方法
二、实验设备
PC、唐都实验箱
三、实验原理
从IN单元读入一个数据，存入R0;从IN单元读入
另一个数据，存于R1;将R0和R1相加，结果存于R0;将R0和R1相加，结果存于
R3,同
时打入暂存器A中；再将R0的值送OUT单元显示。
根据指令要求，得出用时钟进行驱动的状态机描述，即得出其有限状态机，如图1-2-4所
示。
下面分析每个状态中的基本操作：
S0:空操作，系统复位后的状态
S1：IN->R0;从IN单元往R0中打一个数
S2：IN->R1;从IN单元往R1中打一个数
S3：R0->A,R1->B;同时把R0、R1中的数打入暂存器A、B中
S4：A+B->R0;将A+B的结果送往R0
S5：A+B->R3，A+B->A;增加暂存器旁路，将A+B的结果送往R3的同时打入暂存器A
中
S6：R0->OUT;把R0中的数送入输出单元显示。
四、实验操作及运行结果
1、把时序与操作台单元的“MODE”短路块插上，使系统工作在四节拍模式，按实验连接
图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+并口Jtag下载线（打印机口），并打开实
验箱电源。
3、在软件QuartusII8.0中选择“Fi
《计算机体系结构》
实验报告
计算机实验教学中心
实验名称FIFO存储器实验地点信息楼418实验日期2015.10
一、实验目的
掌握FIFO存储器的工作特性和读写方法
二、实验设备
PC、唐都实验箱
三、实验原理
本实验用FPGA芯片来实现一个简单的8位X4的FIFO,器件的接口信号如图3-2-1,
内部逻辑图如下图3-2-2。
RSTFULLEMPTY
图3-2-1定义FIFO器件的接口信号
图3-2-2FIFO内部it蚪图
其各信号的功能为：
EMPTY:FIFO存储器空标志，高电平有效。
FULL:FIFO存储器满标志，高电平有效。
RST:清FIFO存储器为空。
FIFOWR:FIFO存储器写入信号，低电平有效。
FIFORD:FIFO存储器读信号，低电平有效。
ID0〜ID7:FIFO存储器输入数据线。
OD0〜OD7:FIFO存储器输出数据线。
快据削V?-：所示的内部迂轼图设计的画层原理怛如下:
Iwrl
四、实验操作及运行结果
1、按实验连接图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
图3-2-5FIFO实验接线图
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+串口电缆（com口）+并口Jtag下载线（打印机口），并打开实验箱电源。
3、在软件QuartusII8.0中选择“File->OpenProject”选项，按照以下路径查找实验过程中
需要下载到FPGA中的数据“C:\TangDu\CMX\FPGA\FIFO\FIFO.qpf（.sof）”（该路径为“FIFO
实验”的全路径，以后每次试验都需要用到的公共路径名为“C:\TangDu\CMX\FPGA”），打开该文件后，单击软件中的“Programmer”选项，单击“Start”完成下载。如果下载成功在界面Progress中可以看到100%的标志字样。
4、运行结果
接线图中B03和B04是FIFO空状态、满状态指示信号，分别接到扩展单元指示灯E0、
E1上，用来反映FIFO当前的状态。
1）实验时，按动系统右下脚的CLR清零开关可使读、写信号计数清零。这时指示灯E0亮，表示FIFO为空。
2）使用CON单元编号为SD27到SD20的开关模拟输入总线给出一个数据，按动时序与操作台单元的开关ST,可将该数写入到FIFO中。这时指示灯E0灭，表示FIFO中已经有数据存在，说明当前FIFO的输出是有效的；依次写四次后，满标志置位，这时指示灯E1
亮。
3）然后连续按动开关KK,给出读信号，将顺序读出所存的四个数，扩展总线的数据显示灯EB7到EB0显示所读出的数据，四个数全部读出后，空标志置位，E0灯亮。检查执行
是否与理论值一致。
五、实验中出现的问题和解决方法
在实验中我们小组遇到了安装USB转串口驱动程序的问题，后参照老师给予的文档成功安装了驱动程序。在连线过程中，有一根线出现了短路，导致实验结果运行错误，后经我们排查后发现，其中的一根导线断裂，更换后，成功运行实验。
我饿们这次实验掌握FIFO存储器的工作特性和读写方法，达到了实验目的，提高了小
组成员的动手能力，收获很大。
实验名称多通路运算器和寄存器堆实验地点信息楼418实验日期2015.10
一、实验目的
掌握多通路的运算器与寄存器堆的工作原理及设计方法
二、实验设备
PC、唐都实验箱
三、实验原理
从IN单元读入一个数据，存入R0;从IN单元读入
另一个数据，存于R1;将R0和R1相加，结果存于R0;将R0和R1相加，结果存于
R3,同
时打入暂存器A中；再将R0的值送OUT单元显示。
根据指令要求，得出用时钟进行驱动的状态机描述，即得出其有限状态机，如图1-2-4所
示。
下面分析每个状态中的基本操作：
S0:空操作，系统复位后的状态
S1：IN->R0;从IN单元往R0中打一个数
S2：IN->R1;从IN单元往R1中打一个数
S3：R0->A,R1->B;同时把R0、R1中的数打入暂存器A、B中
S4：A+B->R0;将A+B的结果送往R0
S5：A+B->R3，A+B->A;增加暂存器旁路，将A+B的结果送往R3的同时打入暂存器A
中
S6：R0->OUT;把R0中的数送入输出单元显示。
四、实验操作及运行结果
1、把时序与操作台单元的“MODE”短路块插上，使系统工作在四节拍模式，按实验连接
图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+并口Jtag下载线（打印机口），并打开实
验箱电源。
3、在软件QuartusII8.0中选择“Fi
计算机体系结构实验报告
