计算机组成原理实验设计乘法指令,计算机组成原理--课程设计实验报告.doc

武汉工业学院

数学与计算机学院

组成原理课程设计

专 业:计算机科学与技术

班 级:________________

学 号:________________

姓 名:________________

指导老师: 蒋丽华_______

实验目的

1．深入理解基本模型计算机的功能、组成知识；

2．深入学习计算机各类典型指令的执行流程；

3．学习硬布线控制器的设计过程和相关技术；

4．在掌握部件单元电路实验的基础上，进一步将单元电路组成系统，构造一台基本模型计算机；

5．定义20条MIPS指令集的典型指令，并编写相应的汇编程序，能在模型机上调试，掌握计算机整机概念；

6．通过熟悉较完整的计算机的设计，全面了解并掌握硬布线控制方式计算机的设计方法，真正理解利用软件进行硬件设计的方法和技巧。

实验原理

在部件实验过程中，各部件单元的控制信号是人为模拟产生的，而本实验将能在硬布线控制下自动产生各部件单元控制信号，实现特定的功能。

实验选择了MIPS体系结构中比较典型的指令，使用QuartusII软件工具，通过原理图以及VHDL语言设计CPU的逻辑电路来实现这些指令。另外还用MIPS汇编语言编写了用于CPU测试的简单程序，对所设计的CPU逻辑电路进行功能仿真模拟，以验证CPU逻辑电路的正确性。

实验涉及到的R指令有ADD、SUB、AND、OR、XOR、SLL、SRL、SRA、JR；I指令有ADDI、ANDI、ORI、XORI、LW、SW、BEQ、BNE、LUI；J指令有J、JAL。指令格式如下图所示。

CPU的逻辑电路图

实验步骤：

1． 具体加法和乘法指令和数据

2． LPM_ROM和LPM_RAM_DQ的配置及数据输入

LPM_ROM的配置

instmem.mif数据输入

(1)做加法

(2)做乘法

加载instmem.mif

LPM_RAM_DQ的配置

datamem.mif数据输入

(1)做加法

(2)做乘法

加载datamem.mif

3． 仿真波形及结果显示

加法

实验总结：

在这次组成原理设计实验中，我负责指令存储器和数据存储器部分，并且和组长李彬一起完成了加法部分。在调用LPM_ROM和LPM_RAM_DQ作为IP内核，设置参数时，第一次没有加载.mif文件初始化数据导致仿真时，输出的波形MEMOUT没有数据显示且sc_datamem.mif也无任何数据，经老师指导后，明白了在设置IP内核时，要加载.mif文件初始化数据。

在这次实验中我认识到了细节决定成败的道理，在画原理图是如果不认真负责对每个细节的把握，那么在后面的实验都将无法完成，哪怕只有一个小小的标点符号的错误都有可能让我们在错误中寻找半天，所以在以后的学习中，或者将来的事业中都应该称细节抓起。

也通过本次的学习我知道团队精神的可贵，在现在的企业中无论自己的能力多高，通过团队的一起努力都能够更有效率的完成企业中所给我们安排的项目，虽然这次实验相对来说时间较短，但是这次实验的价值却是无法比拟的，正所谓没有完美的个人只有完美的团队，同时本次实验也给我提供了相对好的学习状态，在本次实验我有些不理解的东西在组长的讲解以及同学的帮助我能够更快的学习并且掌握。

总之，通过这次课程设计，让我对整个计算机基本原理和系统结构都有了很深的体会和认识，也强迫自己在以前不足的地方去学习了一些新的知识，最重要的是，真正让自己认识到了自己现在所学过的知识还是太少太少，根本不足以完成一个哪怕是最简单的计算机项目，自己以前只满足于将课本知识学会的想法也有很大的问题，需要好好反省，在接下来的时间里，自己一定要好好把握，既要加强基础知识的学习，也要锻炼自己的实验能力，努力让自己的专业素质，有很大的提高，以适应社会的发展与需求，这样才能真正成为一名合格的大学生。

在此次的设计中，感谢老师对我们的帮组和指导。过程还不够完善，希望老师继续指导。

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