计算机组成原理实验与课程设计教程PDF电子书下载

基础篇 2

1实验平台概述 2

1.1实验平台简介 2

1.2实验平台结构与工作原理 2

1.3模型机的控制信号 5

1.3.1总线切换插座 5

1.3.2寄存器控制信号 6

1.3.3程序计数器的控制信号 7

1.3.4总线控制信号 9

1.3.5运算器控制信号 11

1.3.6模型机整机控制信号 11

1.4模型机的指令系统 13

1.4.1指令结构 13

1.4.2指令的寻址方式 14

1.4.3指令的种类 15

1.4.4指令的扩展 15

1.4.5双操作数机器指令结构 15

1.4.6单操作数和无操作数机器指令结构 16

1.4.7模型机指令集 17

1.5存储器的组织 18

1.6 COP2000实验平台小键盘与液晶屏介绍 19

1.6.1液晶屏功能说明 19

1.6.2按键功能说明 20

1.6.3内部寄存器显示 21

1.6.4 EM存储器显示和修改 21

1.6.5微程序存储器显示和修改 23

1.7数据通路 23

1.7.1取指数据通路 24

1.7.2分析ADD A， R3通路 24

1.8模型机微指令集 26

1.9集成开发环境 27

1.9.1主菜单 28

1.9.2快捷键图标 29

1.9.3源程序/机器码窗口 30

1.9.4结构/逻辑分析窗口 31

1.9.5指令/微程序/跟踪窗口 32

1.9.6寄存器状态 33

1.10实验项目列表 33

实验篇 36

2寄存器实验 36

2.1实验目的 36

2.2实验内容 36

2.3预习要求 36

2.4实验步骤 36

2.4.1运算寄存器与通用寄存器 37

2.4.2程序计数器操作 38

2.4.3其他寄存器操作 39

3运算器实验 40

3.1实验目的 40

3.2实验内容 40

3.3预习要求 40

3.4实验步骤 40

4存储器实验 42

4.1实验目的 42

4.2实验内容 42

4.3预习要求 42

4.4实验步骤 42

4.4.1手工模式下的存储器操作 42

4.4.2利用小键盘操作存储器 44

5数据通路实验 46

5.1实验目的 46

5.2实验内容 46

5.3预习要求 46

5.4实验步骤 46

6控制器实验 48

6.1实验目的 48

6.2实验内容 48

6.3预习要求 48

6.4实验步骤 48

6.4.1编程分析 49

6.4.2程序的编写 49

6.4.3机器指令的编写 50

6.4.4程序的输入 51

6.4.5程序的执行调试 51

6.4.6实验记录 51

7中断接口实验 52

7.1实验目的 52

7.2实验内容 52

7.3实验原理 52

7.4实验步骤 53

7.5实验参考程序 53

7.6实验记录 54

8设计指令/微指令系统实验 55

8.1实验目的 55

8.2实验内容 55

8.3预习要求 55

8.4实验步骤 55

8.4.1指令/微指令的设计 56

8.4.2集成环境下调试程序 60

课程设计篇 62

9课程设计教程 62

9.1课程设计的目标 62

9.2课程设计的形式 62

9.3设计的过程 62

9.3.1软件类的设计过程 62

9.3.2硬件类的设计过程 63

9.4 FPGA扩展实验板简介 63

9.5 Foundation F3.1i软件的使用 65

9.5.1建立设计项目 65

9.5.2建立空的设计文件 66

9.5.3器件的封装 68

9.5.4器件的仿真 72

9.5.5顶层文件的设计 76

9.5.6管脚的映射 78

9.5.7顶层设计电路的仿真 79

9.5.8项目编译 80

9.5.9编程下载 82

附录 85

附录A COP2000指令集及微指令集 85

附录B常用元器件 96

B.1器件的命名规则 96

B.2 Virtex中常用器件总述 97

B.3基本元器件 97

B.3.1 AND 98

B.3.2 NAND 99

B.3.3 OR 100

B.3.4 NOR 101

B.3.5 XOR 102

B.3.6 XNOR 103

B.3.7 INV、INV4、INV8、INV16 103

B.3.8 GND 104

B.3.9 VCC 104

B.3.10 PULLDOWN 104

B.3.11 PULLUP 105

B.3.12 CLKDLL 105

B.3.13 CLKDLLHF 106

B.4累加器 106

B.5全加器 108

B.6加减法器 109

B.7比较器 110

B.7.1 COMPx 111

B.7.2奇数位数据的比较 111

B.7.3 COMPMx 112

B.7.4 COMPMCx 113

B.8译码器 114

B.8.1 D2_4E 114

B.8.2 D3_8E 115

B.8.3 D4_16E 115

B.9选择器 115

B.9.1 M2_1 115

B.9.2 M2_1B1 116

B.9.3 M2_1B2 117

B.9.4 M2_ 1E、M4_ 1E、M8_ 1E、M16_ 1E 117

B.10封装用器件 118

B.10.1 IBUF 119

B.10.2 IPAD 119

B.10.3 IBUFx 119

B.10.4 IPADx 120

B.10.5 IBUFG 120

B.10.6 OBUF 120

B.10.7 OBUFT 120

B.10.8 IOBUF 121

B.10.9 OPAD 121

B.11桶形移位器 122

B.12计数器 122

B.12.1 CBxCE 123

B.12.2 CBxCLE 124

B.12.3 CBxCLED 126

B.12.4 CBxRE 128

B.12.5 CCxCE 130

B.12.6 CCxCLE 130

B.12.7 CCxCLED 130

B.12.8 CCxRE 130

B.12.9 CD4CE 130

B.12.10 CD4CLE 132

B.12.11 CD4RE 133

B.12.12 CD4RLE 134

B.12.13 CJ xCE 135

B.12.14 CJxRE 137

B.12.15 CR8CE 与 CR16CE 139

B.13触发器 140

B.13.1 FD 140

B.13.2 FD_1 140

B.13.3 FDC 140

B.13.4 FDC_1 141

B.13.5 FDCE 141

B.13.6 FDCE_1 142

B.13.7 FDE 142

B.13.8 FDE_1 142

B.13.9 FDP 143

B.13.10 FDP_1 143

B.13.11 FDPE 143

B.13.12 FDPE_1 144

B.13.13 FDR 144

B.13.14 FDR_1 145

B.13.15 FDRE 145

B.13.16 FDRE_1 146

B.13.17 FDRS 146

B.13.18 FDRS_1 146

B.13.19 FDRSE 147

B.13.20 FDRSE_1 147

B.13.21 FDS 148

B.13.22 FDS_1 148

B.13.23 FDSE 149

B.13.24 FDSE_1 149

B.13.25 FDCP 149

B.13.26 FDCP_1 150

B.13.27 FDCPE 150

B.13.28 FDCPE_1 151

B.13.29 FDxCE 151

B.13.30 FDxRE 152

B.13.31 FJKC 153

B.13.32 FJKCE 153

B.13.33 FJKP 153

B.13.34 FJKPE 154

B.13.35 FJKRSE 154

B.13.36 FJKSRE 155

B.13.37 FTC 156

B.13.38 FTCE 156

B.13.39 FTCLE 156

B.13.40 FTCLEX 157

B.13.41 FTP 157

B.13.42 FTPE 158

B.13.43 FTPLE 158

B.13.44 FTRSE 159

B.13.45 FTSRE 159

B.13.46 FTRSLE 160

B.13.47 FTSRLE 160

B.13.48 IFD、 IFD4 、 IFD8 、 IFD16 161

B.13.49 IFD_1 162

B.13.50 IFDI 163

B.13.51 IFDX、 IFDX4、 IFDX8、 IFDX16 163

B.13.52 IFDI_1 164

B.13.53 IFDX_1 164

B.14锁存器 165

B.14.1 ILD、ILD4、ILD8、ILD16 165

B.14.2 ILD_1 165

B.14.3 ILDI 166

B.14.4 ILDI_1 166

B.14.5 ILDX、 ILDX4、 I LDX8 、 ILDX16 166

B.14.6 ILDX_1 167

B.14.7 LD、 LD4 、 LD8 、 LD16 168

B.14.8 LD_1 169

B.14.9 LDC 170

B.14.10 LDC_1 170

B.14.11 LDCE、LD4CE、LD8CE、LD16CE 171

B.14.12 LDCE_1 172

B.14.13 LDCP 173

B.14.14 LDCP_1 173

B.14.15 LDCPE 174

B.14.16 LDE 176

B.14.17 LDE_1 176

B.14.18 LDP 177

B.14.19 LDP _1 178

B.14.20 LDPE 179

B.14.21 LDPE_1 179

B.14.22 LDCPE_1 179

B.15带输出缓冲的触发器 180

B.15.1 OFD、 OFD4 、 OFD8 、 OFD16 180

B.15.2 OFD _1 181

B.15.3 OFDE、 OFDE4 、 OFDE8 、 OFDE16 181

B.15.4 OFDE_1 182

B.15.5 OFDI 183

B.15.6 OFDI_1 183

B.15.7 OFDT、 OFDT4 、 OFDT8 、 OFDT16 183

B.15.8 OFDT_1 184

B.15.9 OFDX、OFDX4、OFDX8、OFDX16 185

B.15.10 OFDX_1 185

B.15.11 OFDXI 185

B.15.12 OFDXI_1 186

B.16移位寄存器 186

B.16.1 SR4CE、SR8CE、SR16CE 187

B.16.2 SR4CLE、SR8CLE、SR16CLE 188

B.16.3 SR4CLED、SR8CLED、SR16CLED 190

B.16.4 SR4RE、SR8RE、SR16RE 191

B.16.5 SR4RLE、SR8RLE、SR16RLE 192

B.16.6 SR4RLED、SR8RLED、SR16RLED 194

附录C实验记录表格 196

C.1寄存器实验记录表 196

C.2运算器实验记录表 199

C.3存储器实验记录表 200

C.4数据通路实验记录表 201

C.5控制器实验记录表 204

C.6中断接口实验记录表 205

参考文献 206