西安唐都科教:CMA实验教程——计算机组成与系统结构详解

需积分: 1 4 下载量 194 浏览量 更新于2024-07-23 收藏 2.39MB PDF 举报
《CMA组成原理实验指导书》是一本专为西安唐都科教仪器公司研发的TD-CMA实验教学系统设计的教材,旨在配合"计算机组成原理"和"计算机系统结构"课程的实践教学。全书共分为九章,内容涵盖了计算机各个核心组成部分的工作原理、设计方法以及系统结构的深入探讨。 第一章至第三章主要聚焦于计算机组成原理的部件实验,包括CPU、存储器、输入输出设备等的内部工作原理及其设计。这些章节让学生理解计算机基本元件的功能和实现机制,培养设计能力。 第四章专门研究计算机系统总线,提供基础的输入输出功能实验以及包含中断、DMA功能的高级设计,让学生熟悉系统级通信和控制技术。此外,通过8253定时计数器的扩展和编程,强调了接口芯片在实际应用中的关键作用。 第五章则引导学生进行模型计算机设计,通过构建不同复杂度的模型,揭示计算机各部件之间的协作方式,以及系统设计的整体思路。 第六章进一步扩展到输入输出系统,通过模型机的扩展来增强其功能,如引入中断和DMA,强化对硬件接口和编程的理解。 第七章至第九章转向计算机系统结构的学习,第七章介绍了精简指令系统模型机(RISC)设计,对比CISC架构,阐述现代计算机指令系统的特性和设计策略。第八章讲解重叠模型机设计,通过在CISC基础上添加指令预取功能,展示并行处理思想。第九章详细剖析流水线模型机设计,展示了当前主流机器的优化设计方法。 该书内容丰富,适应性强,既适合已有一定基础的学生进行深入研究,也可作为初学者的入门教材。特别是针对使用大规模可编程逻辑器件(CPLD)的章节,它不仅提供了理论知识,还为EDA(电子设计自动化)在模型机设计中的应用提供了实践指导。同时,对未接触过计算机接口技术的学生,通过总线系统和外设接口的学习,也能逐步掌握这一领域的基础知识。 《CMA组成原理实验指导书》是一部理论与实践相结合,既实用又具有理论深度的教材,有助于学生全面理解和掌握计算机组成原理与系统结构的关键概念和技术。
656 浏览量
序 号 实验项目 名称 实 验 内 容 学时 要求 性质 类别 所用主要仪 器及台套数 所在实验室 1 QuartusII的使用 在本次实验中,学会QuartusII软件的使用,然后利用此系统完成: 〈1〉 一位全加器设计 〈2〉 并行八位寄存器设计。 下载到实验箱上,在实验箱上验证。 必做 验证 专业基础 计算机组成原理实验箱30台 P4计算机60台 硬件基础实验室 2 层次化设计方法 在本次实验中,学会层次化设计方法,利用该方法完成: 〈1〉同步二进制计数器 〈2〉多位二进制加法器 下载到实验箱上,在实验箱上验证。 必做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱30台 P4计算机60台 硬件基础实验室 3 多路开关,逻辑运算部件,移位器设计 在本次实验中,完成多路开关、逻辑运算部件,移位器设计为下面的运算器、存储器设计做好准备。 必做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 4 复杂模型机设计 利用TD-CMA平台,设计一套完整的指令系统,并下载到实验平台进行验证。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 5 微程序控制器设计 利用TD-CMA平台,设计一个微程序控制器,并进行验证。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 6 简单计算机的设计 按要求设计一台由简单指令作为指令集的计算机,并用该简单指令编写一段程序,运行该程序,得出正确结果。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 7 补码除法器设计 请给出此除法器的VHDL功能描述,将其作为QuartusII的输入文件,由QuartusII进行综合和模拟,自己设计测试向量波形,并通过分析模拟结果验证设计的正确性。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 8 ALU设计 请给出ALU的VHDL功能描述。将其作为QuartusII的输入文件,由QuartusII进行综合和模拟,自己设计测试向量波形,并通过分析模拟结果验证设计的正确性。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 9 补码乘法器设计或原码乘法器设计 请给出此乘法器的VHDL功能描述,将其作为QuartusII的输入文件,由QuartusII进行综合和模拟,自己设计测试向量波形,并通过分析模拟结果验证设计的正确性。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 10 双端口存储器的设计或先进先出存储器的设计 请给出此存储器的VHDL功能描述,将其作为QuartusII的输入文件,并 对存储器的内容进行初始化,由QuartusII进行综合和模拟,自己设计测试向量波形,并通过分析模拟结果验证设计的正确性。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 11 带中断接口的模型机的设计 利用TD-CMA实验仪进行设计一个带有中断处理能力的模型机,请设计一两个自已的指令,并进行测试。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 12 带DMA接口的模型机的设计 利用TD-CMA实验仪进行设计一个带有DMA处理能力的模型机,请设计一两个自已的指令,并进行测试。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 13 Cache控制器的设计 利用TD-CMA实验仪设计一个实现直接映射的Cache控制器 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室 14 时序发生器的设计 利用TD-CMA实验仪设计一个时序发生器。 选做 设计 专业基础 计算机组成原理实验箱60台 P4计算机60台 硬件基础实验室