计算机体系结构实验指导书

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1、《计算机体系结构》实验指导书唐山学院计算科学与技术实验教学中心2011年12月前言：十六位机(FPGA)扩展实验板通过选配的十六位机(FPGA)扩展板，就可以在COP2000计算机组成原理实验仪上做十六位、三十二位模型机的实验。FPGA扩展板上有：50万门大规模FPGA芯片，学生将设计好的电路下载到芯片上，来完成模型机的功能。可以根据难易程度，可以先设计8位，再到16位，再到32位逐步完成，灵活多变，开放性好。学生在设计过程中，能充分理解模型机中各部件，各电路的实现方法，强化学习效果。64Kx16位存储器，能保存大容量的程序。12位八段数码管，用于显示模型机内

2、部的寄存器、总线值，学生在设计时，可将需要观察的内部寄存器、总线等值接到这些八段管上，直观地观察模型机运行时内部状态变化。16位发光管，用于显示模型机内部的状态，例如进位标志、零标志、中断申请标志等等。四十路开关，用于输入外部信号，例如在做单步实验时，这些开关可用来输入地址总线值、数据总线值、控制信号等。在COP2000的主界面上，按“打开FPGA扩展板窗口”按钮，打开FPGA扩展板的界面，此窗口有两个页面，“结构图”页面和“存储器”页面。在“结构图”页面上，显示出与实际FPGA扩展板相同的器件及各器件与FPGAXC3S500E相连接的管脚号，在实验时，只要将

3、想观察的值从相应的管脚输出，就会在八段数码管或发光二极管上显示出来，注意用八段数码管观察值时，只需直接在管脚上输出数据即可，无需另加译码逻辑电路将数据值译成八段码格式。需要读入键盘值时，就直接从该键盘相连的管脚读入。RAM与XC3S500E相连的地址线数据线及读写控制线所对应的管脚也显示在图上，当有存储器读写操作时，各信号所对应的值会在图上显示。“CLOCK”“INT”状态灯显示单脉冲信号和中断申请信号的状态，在做模型机总体实验时，学生可以在COP2000的主板上按下单脉冲或中断申请按键，键的状态会在此显示。“时钟选择”用于选择总体实验时，模型机的时钟是单脉冲

4、还时连续的高速时钟脉冲。“结构图”页面内各器件接到XC3S500E芯片的管脚如下表拨码开关K0.0P174K1.0P142K2.0P51K3.0P72K4.0P54K0.1P204K1.1P136K2.1P50K3.1P71K4.1P47K0.2P194K1.2P130K2.2P49K3.2P69K4.2P43K0.3P184K1.3P124K2.3P48K3.3P68K4.3P32K0.4P175K1.4P118K2.4P78K3.4P65K4.4P26K0.5P169K1.5P110K2.5P80K3.5P64K4.5P20K0.6P154K1.6P101

5、K2.6P87K3.6P58K4.6P14K0.7P148K1.7P97K2.7P91K3.7P57K4.7P6数码管S0.0P4S1.0P18S2.0P31S3.0P42S4.0P74S5.0P126S0.1P5S1.1P19S2.1P33S3.1P45S4.1P75S5.1P127S0.2P8S1.2P22S2.2P34S3.2P55S4.2P89S5.2P129S0.3P9S1.3P23S2.3P35S3.3P56S4.3P90S5.3P180S0.4P11S1.4P24S2.4P36S3.4P60S4.4P93S5.4P181S0.5P12S1.5P2

6、5S2.5P39S3.5P61S4.5P94S5.5P185S0.6P15S1.6P28S2.6P40S3.6P62S4.6P96S5.6P186S0.7P16S1.7P29S2.7P41S3.7P63S4.7P112S5.7P102发光管、系统时钟、中断输入A0P192B0P100CLKP183A1P193B1P99INTP108A2P196B2P98A3P197B3P83A4P199B4P82A5P200B5P187A6P202B6P189A7P203B7P190RAM存储器A0P179A8P146D0P167D8P120CSP168A1P178A9P11

7、3D1P165D9P122RDP139A2P177A10P115D2P164D10P123WRP152A3P172A11P116D3P163D11P128BHP138A4P171A12P119D4P162D12P132BLP137A5P151A13P140D5P161D13P133A6P150A14P144D6P160D14P134A7P147A15P145D7P153D15P135上表中，存储器控制线的CS表示片选信号，WR为写信号，RD为读信号，BH为数据高八位选择信号，BL为数据低八位选择信号。注意E18、E19两个脚同时还接到到A0、A1两个发光二极管

8、上，当这两个扩展IO脚状态有所变化时，