计算机组成原理课程设计-相联存储器的设计课件.doc

沈阳航空航天大学 课 程 设 计 报 告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：相联存储器的设计与实现 院（系）：计算机学院 专 业：物联网技术方向 班 级：物联1305 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期：2016年1月15日  目 录 第1章 总体设计方案 1 1.1 设计原理 1 1.2 设计思路 2 1.3 设计环境 3 第2章 详细设计方案 5 2.1 总体方案的设计与实现 5 2.1.1 创建顶层图形设计文件 5 2.1.2 器件的选择与引脚锁定 5 2.2 功能模块的设计与实现 8 2.2.1 检索寄存器的设计与实现 8 2.2.2 屏蔽寄存器的设计与实现 8 2.2.3 存储体的设计与实现 9 2.2.4 比较器的设计与实现 10 2.2.5与门芯片的设计与实现 11 第3章 程序调试与结果测试 12 3.1 程序调试 12 3.2 程序测试及结果分析 12 参考文献附 录（源代码） 15 第1章 总体设计方案 设计原理 相联存储器不按地址寻址而按照内容寻址，相联存储器由检索寄存器CR、屏蔽寄存器MR、存储体和结果寄存器SRR构成。设存储器有8个字，8位，则CR与MR为1字8位，将要检索的内容输入到检索寄存器CR中，用屏蔽寄存器MR屏蔽掉存储体中不参与比较的位数，其余比较位不变，将这个结果与检索寄存器比较，将结果送入结果寄存器保存，根据结果寄存器的数据可以得到符合检索寄存器的数据所在的存储区域，原理如图1。 图 1 相联存储器原理图 设计思路 检索寄存器（CR）：存放要检索的数据，位数与存储器字长一致。 屏蔽寄存器（MR）：与CR配合使用，检索位置为1，其余不参与比较的位设为0，位数与存储体字长一致，与存储体里的数据相与，得到的结果送入结果寄存器保存。 存储体：由3-8译码器选择地址输入数据，是8乘8的结构。 结果寄存器：存放检索寄存器和屏蔽寄存器相与的结果。 若存储体存的八个存储单元分别存着数据为：11011001 110000110110001000101001，CR中存储的数据MR存的数据经过比较可以发现第三个和第五个存储单元符合CR，所以输见图2。 X X X 1 0 1 X X CR 0 0 0 1 1 1 0 0 MR SRR 图2 相联存储器工作原理图 设计环境 硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理试验仪、XCV200实验板、XP系统计算机。COP2000计算机组成原理实验系统由实验平台、开关电源、软件三大部分组成，试验台上有寄存器组R0-R3、运算单元、累加器A、暂存器B、直通/左移/右移单元、地址寄存器、程序计数器、堆栈、中断源、输入/输出单元、存储单元、微地址寄存器、指令寄存器、微程序寄存器、组合逻辑控制器、扩展座、总线插孔区、微动开关/指示灯、逻辑笔、脉冲源、20个按键、字符式LCD、 RS232口，如图3。 图3 COP2000计算机组成原理集成调试软件 EDA环境：Xilinx foundation f3.1设计软件、COP2000仿真软件。Xilinx foundation f3.1是Xinlinx公司的可编程器件开发工具，该平台功能强大，主要用于百万逻辑门的设计。该系统由设计入口工具、设计实现工具、设计验证工具三大部分组成。设计入口工具包括原理图编辑器、有限状态机编辑器、硬件描述语言（HDL）编辑器、LogiBLOX模块生成器、Xilinx内核生成器等软件。其功能是：接收各种图形或文字的设计输入，并最终生成网络表文件。设计实现工具包括流程引擎、限制编辑器、基片规划器、FPGA编辑器、FPGA写入器等软件。实际实现工具用于将网络表转化成配置比特流，并下载到器件。设计验证工具包括功能和时序仿真器、静态时序分析器等，可用来对设计中的逻辑关系及输出结果进行验证，并详尽分析各个时序限制的满足情况，如图4. 图4 Xilinx foundation f3.1设计平台 第2章 详细设计方案 2.1 总体方案的设计与实现 本设计方案以原理图输入凡事设计出顶层方案图，以此实现相联存储器相关的逻辑功能，在XCV2000可编程逻辑芯片上实现电路。在Xilinx foundation f3.1开发环境上设计好电路图，把输入/输出信号分别定位到XCV