华中科技大学-计算机组成原理-educoder Logisim-储存系统设计（HUST） 答案代码

华中科技大学-计算机组成原理-educoder Logisim-储存系统设计（HUST） 答案代码 1.汉字字库存储芯片扩展实验 2.MIPS寄存器文件设计 3.MIPS RAM设计 4.全相联cache设计 5.直接相联cache设计 6.4路组相连cache设计 7.2路组相联cache设计 计算机组成原理是计算机科学与技术领域的一个核心课程，主要研究计算机硬件系统的基本构成和工作原理。在本项目中，我们关注的是储存系统的不同设计，包括汉字字库存储芯片扩展、MIPS架构下的寄存器文件、RAM设计以及多种类型的Cache设计。Logisim是一款常用的逻辑电路设计与模拟软件，它被用来实现这些设计。 1. **汉字字库存储芯片扩展**：汉字字库是计算机系统中用于存储汉字编码和图形信息的存储单元。在实验中，可能涉及了如何扩展存储容量，例如通过并行或串行接口连接多个存储芯片，或者采用地址译码技术来增加存储空间。Logisim中的Splitter、Tunnel等工具可能用于构建这种扩展结构。 2. **MIPS寄存器文件设计**：MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，其寄存器文件是CPU的重要组成部分，用于暂存数据和指令。设计时要考虑寄存器的数量、数据宽度以及读写机制。在Logisim中，可能使用Pin、Tunnel等组件来实现数据的输入输出，并用Clock组件控制操作时序。 3. **MIPS RAM设计**：随机访问存储器（RAM）是计算机中的主存储器，用于临时存储程序和数据。MIPS RAM设计需要考虑地址线、数据线、读写信号线以及刷新机制。Logisim中的各种逻辑门和触发器可以用于构建RAM单元。 4. **全相联Cache设计**：全相联缓存允许任何主存块映射到Cache的任何位置，提供最大的灵活性但结构复杂。设计时需处理地址映射、替换策略（如LRU、LFU）以及缓存命中和未命中的处理。Logisim工具如ProgrammableGenerator可能用于生成控制信号，而Pull Resistor和Splitter可能用于实现地址解码。 5. **直接相联Cache设计**：直接相联Cache中，每个主存块只映射到Cache的固定位置。设计相对简单，但效率可能低于全相联。同样需要处理映射、替换和命中/未命中的情况。 6. **4路组相连Cache设计**：在组相连Cache中，主存块被分配到Cache的固定组内，每个组有多个块。这种设计在复杂性和效率之间取得平衡。Logisim可以用来模拟不同组的配置和替换策略。 7. **2路组相联Cache设计**：这是组相连Cache的一种特殊情况，每个组有两个主存块。相比于4路组，它的替换策略更为简单，但可能牺牲了一些空间效率。 通过Logisim，学生可以直观地理解这些存储系统的内部运作，模拟不同设计的性能，并通过实验学习到计算机硬件系统中至关重要的存储层次概念。这个项目不仅提供了理论知识的学习，还强化了实践技能的培养，对于理解和设计复杂的计算机系统具有重要意义。