计算机组成原理课程设计---简单计算机的设计(4)

2019-01-07 12:36

对该器件的逻辑系统设计是通过使用硬件描述语言或原理图输入来实现的,硬件描述语言有ABEL、VHDL等多种语言。

实验系统中可采用ispDesignEXPERT软件来对可编程逻辑器件ispLS1032进行编程设计实现。IspDesignEXPERT可采用原理图或硬件描述语言或这两种方法的混合输入共三种方式来进行设计输入,并能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真。其编译器是此次软件所需要的熔丝图文件。该软件支持所有Lattice公司的ispLSI器件。

下载电缆的连接方法如下:

在打开PC机和实验系统的电源之前,将下载电缆的一端与PC机的并行口相连,另一端与TDN-CM+系统的ispLSI1032器件的编程接口相连。

ispDesignEXPERT软件的使用见附录4。

4.3、设计内容

题目五:利用CPLD设计一个并行加法器

1、设计内容

使用大规模可编程逻辑器件CPLD设计实现一个4位并行进位加法器,并验证设计的正确性。 2、设计要求

采用ispDesignEXPERT软件来对可编程逻辑器件ispLSI1032进行编程设计,要求用原理图输入方式来进行设计输入,并对所设计的加法器进行功能和时序仿真,最后在西安唐都科教仪器公司的TDCM+计算机组成原理实验台上验证所设计器件的逻辑功能。 提示:

在实验台上进行逻辑功能验证时,可以借助使用INPUTDEVICE单元输入加数和被加数,进位输入可由SWITCHUNIT单元的一个开关来给出,可用总线单元的发光二极管来显示运算结果。

题目六:阵列乘法器设计

1、设计内容

使用大规模可编程逻辑器件CPLD设计实现一个4*4位不带符号乘法器,并验证设计的正确性。 2、设计要求

采用ispDesignEXPERT软件来对可编程逻辑器件ispLSI1032进行编程设计,要求用VHDL语言编写功能描述程序,并对所设计的乘法器进行功能和时序仿真,最后在西安唐都科教仪器公司的TDCM+计算机组成原理实验台上验证所设计器件的逻辑功能。 提示:

对于一个4*4位二进制数相乘,有如下算式:

在实验台上进行逻辑功能验证时,可以借助使用INPUTDEVICE单元输入乘数和被乘数,而相乘的结果可在OUTPUTDEVICE单元中的数码管中以十六进制形式显示。

题目七:硬联控制器设计

1、设计内容

使用大规模可编程逻辑器件CPLD设计一个简单的硬联控制器,实现下面表中三条指令,用开关置不同的指令,触发时序,就可以实现不同的指令操作。 指令码 操作 INPUT DEVICE DR1 0 0 INPUT DEVICE DR2 0 1 DR1+DR2 DEVICE 说明 将数据开关中的数打入工作寄存器DR2中,并由OUTPUT DEVICE中的数码管来显示 将数据开关中的数打入工作寄存器DR2中,并由OUTPUT DEVICE中的数码管来显示 1 0 OUTPUT 将运算器中DR1加DR2的运算结果打入输出单元OUTPUT DEVICE中的数码管并显示 2、设计要求

采用ispDesignEXPERT软件来对可编程逻辑器件ispLSI1032进行编程设计,要求用VHDL语言编写程序,并在西安唐都科教仪器公司的TDCM+计算机组成原理实验台上验证所设计器件的逻辑功能。 提示:

用CPLD设计此控制逻辑的功能描述,各控制信号在ispLSI1032中对应的引脚可参考如下:

有三个部件需要控制:ALU、INPUTDEVICE和OUTPUTDEVICE。它们的控制信号由指令码I1、I0和时序信号T4、T3、T2、T1组合产生。编程所实现的功能就是根据这些输入信号产生实现不同的指令时这三个部件所需要的控制信号。

下面连线图可供参考:

5、具有中断处理功能的模型机设计 5.1、设计内容

在构成一台完整模型机的基础上,外扩一片8259接口芯片,完成中断处理功能。要求本模型机设计九条基本指令及三个控制台操作指令,各条指令的格式和功能如下:

其中D为立即数,P为外设的端口地址:RS为源寄存器,RD为目的寄存器,并规定如下:

Rs或rd 00 01 10

三个控制台指令用两个开关SWA、SWB的状态来设置,定义如下:

选定的寄存器 R0 R1 R2

SWB 0 0 1

SWA 0 1 1 控制台指令 读内存(KRD) 写内存(KWE) 启动程序(RP) 5.2、准备知识

8259芯片引脚分配如下图所示:

? D7-D0为双向三态数据线。 ? CS为片选信号线。

? A0用来选择芯片内部不同的寄存器,通常接至地址总线的A0。 ? RD为读信号线,为低电平有效,当其有效时,控制信息从8259芯片

读至CPU。

? WR为写信号线,为低电平有效,当其有效时,控制信息从CPU写入

至8259芯片。

? SP/EN用来从程序/允许缓冲。 ? INTA为中断响应输入。 ? INT为中断输出。

? IR0-IR7为八条外界中断请求输入线。 ? CAS2-CAS0为级连信号线

CS、A0、RD、WR、D4、D3位的电平与8259芯片的操作关系如下表所示。


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