计算机体系结构实验指导书.doc

《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****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FPGA XC3S500E相连接的管脚号,在实验时,只要将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

P174

P142

P51

P72

P54

P204

P136

P50

P71

P47

P194

P130

P49

P69

P43

P184

P124

P48

P68

P32

P175

P118

P78

P65

P26

P169

P110

P80

P64

P20

P154

P101

P87

P58

P14

P148

P97

P91

P57

P6
数码管

P4

P18

P31

P42

P74

P126

P5

P19

P33

P45

P75

P127

P8

P22

P34

P55

P89

P129

P9

P23

P35

P56

P90

P180

P11

P24

P36

P60

P93

P181

P12

P25

P39

P61

P94

P185

P15

P28

P40

P62

P96

P186

P16

P29

P41

P63

P112

P102
发光管、系统时钟、中断输入
A0
P192
B0
P100
CLK
P183
A1
P193
B1
P99
INT
P108
A2
P196
B2