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计算机组成原理实验总报告.pdf
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计算机组成原理实验报告
班级:0411202
学号:2012211xxx
姓名: kelory_lee
2014 年 12 月 7 日
目录
1.实验一 Hamming 码
2.实验二 乘法器
3.实验三 时序部件
4.实验四 CPU_算术逻辑单元
5.实验五 CPU_指令译码器
6.实验六 CPU_微程序控制器
7.实验七-八 CPU_无流水无 cache
实验 1 Hamming 码
一.实验目的
(1)对容错技术有初步了解,理解掌握海明码的原理
(2)掌握海明码的编码以及校验方法
二.实验内容
(1)先连接 JTAG 线和 USB 线(CPU 实验时才用接此
线),然后接实验箱电源线,最后才可以打开电源。(切记:
不能带电插拔 Jtag 口,否则会损坏实验设备)
( 2 ) 安 装 ByteBlaster :
Quartustools>programmerHardwareSetup( 在 打 开
programmer 窗口的左上角或从 Edit 菜单—> HardwareSetup
亦可打开 )选 Hardware Settings点击 Add Hardware
Hardware type Altera ByteBlasterok 即可;Mode 选 Jtag。
(3)打开 QuartustoolsprogrammerAddFile,将
hamming.sof(在 C 盘的相应目录下)下载到 FPGA 中。注意
进行 programmer 时,应在 program/configure 下的方框中打勾,
然后下载。
(4)在实验台上通过模式开关选择 FPGA 独立调试模
式 010。
首先输入的 8 位操作数对应开关 SD15~SD8,编码后的
hamming 码在灯 A0~A12 上体现。其次开关 SA0 是控制位,
待校验的 13 位数据对应 SD7~SD0 与 SA5~SA1。最后比较
的结果在灯 R4~R0 上体现。
观察实验现象并记录相应数据
如对 8 位数据 10101100 进行 hamming 编码和校验。
第一,先手工计算校验位 P5~P1=_10111__,编码后的
hamming 码为__1101001101011。
第二,拨动开关 SD15~SD8 输入 10101100,观察灯
A12~A0=_1101001101011___,看是否与自己手工计算的
hamming 码相符。
第 三 , 输 入 待 校 验 的 13 位 数 据 , 假 设 输 入
1111001101011。拨动开关 SA0 为 1 开始校验,拨动 SD7~
SD0 设置为 11110011(13 位数据中的高八位),SA5~SA1
设 置 为 01011(13 位 中 的 低 5 位 ) 。 观 察 灯 R4~R0 = _
11011____,也就是校验结果的值。
第四,比较编码后的 hamming 码和校验的 hamming 码,
发现第_11_ 位数据错误,手工计算 S=_11011___,和 3 中
观察到的 R4~R0 是否相符。
第五,可以输入其他位错误的校验数据观察结果值 S 是
否正确。
6、1~5 步做完后,重新输入新的 8 位数据做实验,并填写
表 1.1.4。
实验数据记录
8 位数据
第 1 组数据 第 2 组数据
1001 1101
0100101101111
0100101101111
0110101101111
11011
0101101101111
11010
第 3 组数据
0110 1011
1011001010100
1011001010100
1011001010101
10001
1011001010000
10011
1010 1100
编码后(手工计 1101001101011
算)
A0(实验现 1101001101011A12~
象)
输入待校验 13 位 0101001101011
数据
R4 ~ R0( 实 验 现 10000
象)
输入待校验 13 位 1001001101011
数据
R4 ~ R0( 实 验 现 11100
象)
三.遇到的问题及解决方法
对书本上的知识有点不熟悉,结果还要翻到书上去查找
相关的内容,然后才得知海明码的求法找到。
实验 2 运算器部件实验:乘法器
一.实验内容
(1)实验前准备:
1.如果未安装 ByteBlaster,参照实验一的配置文件的安装。
2.连接 JTAG 和 USB 通信线,打开电源。
3、打开 Quartus->tools->programmer,将 booth_multiplier.sof 下
载到 FPGA 中。注意进行 programmer 时,应在 program/configure 下
的方框中打勾,然后下载。
4、在实验台上通过模式开关选择 FPGA 独立调试模式 010。
5、将短路子 DZ3 短接且短路子 DZ4 断开,使 FPGA-CPU 所需
要的时钟使用正单脉冲时钟。
(2)实验步骤
本实验实现 4 位数的 Booth 乘法(有符号数乘法)。
输入输出规则对应如下:
1、输入的 4 位被乘数(multiplicand)md3~md0 对应开关 SD11~
SD8。
2、输入的 4 位乘数(multiplier)mr3~mr0 对应开关 SD3~SD0。
3、按单脉冲按钮,输入脉冲,也即节拍。
4、乘积 product(8 位)p7~p0 对应灯 A8~A1,辅助位 A0。
5、当计算结束时,final 信号为 1,对应灯 R7。
如表 2.5 的 booth 算法举例,一共需要 0~8 九个小步骤计算出结
果。本实验也是通过九个小步骤实现的,通过按单脉冲按钮输入脉冲,
观察积寄存器的变化,掌握 booth 乘法器的原理。
1、拨动开关 SD11~SD8 输入 4 位被乘数(md3~md0)0010,
SD3~SD0 输入 4 位乘数(mr3~mr0)1101。
2、按动单脉冲按钮,输入脉冲,对照表 2.5 观察积寄存器即灯
A8~A0 的变化情况,当灯 R7 亮时,说明计算结束,灯 A8~A1 为
最后相乘结果。
二.实验数据记录
重复
0
1
初始值
1:00 空操作
2:00 右移一位
2 1:10 积=积-被乘数
步骤 被乘数(md)
被乘数是(-7)
10
1001
1001
1001
1001
积(p)
乘数是(6)
10
0000 01100
0000 01100
0000 00110
0111 00110
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