计算机组成原理实验之vhdl语言设计实验报告.docVIP

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: 指导教师: 实验报告 实验名称： CPU 与简单模拟机设计实验 日期： 12.24.2010 班级： 学号： 姓名： 一、实验目的： 1. 掌握硬布线控制器的组成原理、设计方法。 2. 了解硬布线控制器和微程序控制器的各自优点。 二、实验内容： 1. 验证试验指导书上给出的硬布线控制器模型机 2. 利用硬布线控制器实现带中断处理能力的模型 3、 思考题 仿照简单模型机设计方法，设计带中断功能的复杂模型机的硬布线控制器 要求： 根据带中断功能的复杂模型机的微程序流程图，画出状态机描述图。 分析每个状态所需的控制信号，产生控制信号表。 用VHDL语言来设计程序，实现状态机描述的功能， 用Quartus软件进行编译链接，选择器件，定义管脚，编程下载。 用CM3P联机测试每一条机器指令的功能。 给老师演示。 写出实验报告。 三、项目要求及分析： 通过学习发现硬布线控制器模型机与微程序控制的模型机有很多相似的地方。因此硬布线模型机的指令系统与微指令系统也很相似，其中微程序指令是将相互互斥的控制信号放在同一字段中经过译码器译码产生相应的控制信号，而硬布线控制器模型机的指令是采用直接控制来产生控制信号。此外，硬布线控制器模型机需要使用VHDL语言来设计模型机，因此具有较高的灵活性。只需要设计硬布线控制器模型机中每条指令，然后通过相应的软件程序将其组合成一个整体后便可实现特定的功能。 设计硬布线控制器模型机的指令只需要对微程序的微指令稍加修改，适当的增加指令字长便可完成与之相同的控制功能。因此设计硬布线控制器模型机的关键在于确定指令字长、输入信号、输出信号以及转移条件的判别。 四、具体实现： 1．画出硬布线控制器模型机流程图 2．添加函数的代码生成二进制代码表 （验证性实验控制信号表） 状态号 控制信号 S0 00000000010011010 S1 00000000011011001 S2 01000000010111010 S3 00000001010010010 S4 00000000110010010 S5 00010010010001110 S6 01100000010011110 S7 10100000010010010 S8 00000000010011010 S9 00000000011011001 S10 01000000000011011 3．修改原有函数部分代码（带中断处理能力的模型机控制信号表） 4．联机装入调试 ; //********************************************// ; // // ; // 硬布线控制器模型机验证性实验指令文件 // ; // // ; // // ; //*******************************************// ; //***** Start Of Main Memory Data *****// $P 00 20 ; START: IN R0 从IN单元读入数据送R0 $P 01 00 ; ADD R0， R0 R0和自身相加，结果送R0 $P 02 30 ; OUT R0 R0的值送OUT单元显示 $P 03 E0 ; JMP START 跳转至START $P 04 00 ; $P 05 50 ; HLT 停机 ; //***** End Of Main Memory Data *****// ; //*****************************************// ; // // ; // 带中断处理能力的模型机实验指令文件 // ; // // ; // // ; //********