３６ 计算机组成原理实验报告
3实验说明和原理
用VHDL语言来描述的CPU的源码文件，经过专用工具软件的编译和综合后，经专用烧录器，把程序下载到FPGA芯片中，就得到了能够正常运行的CPU系统。
4实验内容
控制器实验可以在两个层次上进行：
1) 第一个层次属于观察、验证性的实验，即通过多种方式，察看教学计算
机指令的执行步骤、运行结果、各组控制信号在每一个执行步骤中的状态、指令之间的衔接等有关内容。这个层次的实验，重点在于学懂教学计算机中已有的设计结果，把实现基本指令的VHDL语言程序中的语句描述与教学机的运行结果对应清楚。
2) 第二个层次是学生进行自己的设计与实现新的扩展指令的实验，即在教
学机系统已有指令的基础上，由学生自己添加若干条新的指令进行，包括定义指令格式、功能。划分指令执行步骤和确定每一步的功能，确定每一执行步骤使用的全部控制信号的状态值，使用VHDL语句把新的设计结果描述正确并添加到已有的源程序代码中去，编译、下载并调试正确，写一个包含已有指令和刚刚实现的指令的小程序，检查运行结果的正确性，若发现错误则找出原因并设法改正，直到全部正确为止。
5实验步骤
1) 按前述的步骤准备好实验机，连接好串口线和电源线，打开PCEC1.6EXE
的仿真界面；将六个功能开关置为00X101； 2) 将TIMING GAL左方的波动开关置于“FPGA”端；
3) 确认标有“DataBus 15-8”和“DataBus 7-0”的数据总线的指示灯正文的
插针断开；
4) 确认标有“AdressBus 15-8”和“AdressBus 7-0”的地址总线的指示灯下
计算机组成原理
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方的插针断开；
5) 将提供的带彩线的FPGA的下载线并口一端和计算机的并口连接，彩线
一端按红色在左边的位置和大板上电源模块下方的一溶解度插针接好； 6) 打开实验机的电源； 7) 在PC机上打开ISE的软件；
8) 打开软件的下载界面，选择SERIAL方式，添加器件CPU.BIT，进行下
载；
9) 下载完成关闭下载界面，启动PCEC界面，注意实验机不要断电。 10) 按一下“RESET”按键，再按一下“START”按键，主机上显示：
TEC-2000 CRT MONITOR Version 1.0 April 2001
Computer Architectur Lab,Tsinghua University Programmed by He Jia >
11) 在FPGA构成的CPU的控制下将汇编语言程序设计的内容重新作一遍。
6实验思考与心得
这是最后一次实验，也是一个综合性实验，需要我们有比较好的基础。 有了前面这么多次的经验后，我们的知识储备已经越来越多，所以这个实验就是验证我们之前几次实验的成果。
虽然这是最后一次实验了，但是显然我们现在的知识还是欠缺的，所以我们在接下来的时间，需要继续去研究和学习，才能取得更大的进步。在实验课学到的内容最多是带我们入了门，深入的学习和研究需要看其它更加深入的书籍。
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