哈工大计算机组成原理实验：2114存储芯片功能实现与仿真

"这份资源是关于哈工大计算机组成原理课程中关于存储器2114芯片实现的课程报告，包含了可执行的代码。通过VHDL语言，学生实现了2114芯片的功能，并进行了仿真验证，以此理解存储器的工作原理。" 在计算机组成原理中，存储器是一个至关重要的部分，2114芯片是一种早期的动态随机访问存储器(DRAM)芯片，用于存储数据。该芯片具有1Kx4位的存储容量，也就是说它可以存储1024个4位的数据单元。每个数据单元由6个MOS管构成，形成一个存储矩阵，总计64x64个基本单元电路。2114芯片的接口包括10根地址线(A9至A0)用于指定存储单元的位置，4根数据线(I/O1至I/O4)用于数据传输，以及片选信号(CS)、写允许信号(WE)、电源(VCC)和接地(GND)等控制信号。 在VHDL编程中，实现2114芯片的功能主要涉及以下几个模块和概念： 1. **端口设置**：定义了芯片的输入和输出端口，包括10根地址线`addr`，读写控制信号`we`，片选控制信号`cs`，以及4根数据线`data`。 2. **存储设计**：使用一个1Kx4大小的二维数组来模拟2114芯片的存储空间，数组的每一个元素对应存储器中的一个存储单元。 3. **具体实现**：当片选信号有效且写允许信号为低电平时，数据从`data`线写入数组；读允许信号为低电平时，数组中的数据被读取到`data`线上。高电平状态的写允许信号表示读操作，低电平表示写操作。 4. **测试代码设计**：为了验证存储器功能的正确性，设计了连续两次写入不同数据的操作，然后进行读取，确保数据能被正确存储和读出。同时，为了防止数据冲突，两次操作之间加入高阻态，使得数据线在非操作期间不导通。 5. **仿真结果**：通过逻辑分析仪的仿真图形，可以看到在特定时间点上，数据被正确地写入和读出，验证了2114芯片功能的实现。 6. **实验心得与不足**：通过这次实验，学生不仅了解了VHDL的基础知识，还体验到了实际编程和硬件验证的过程，认识到深入学习VHDL和其他相关知识的重要性。 源代码使用VHDL语言编写，这是硬件描述语言，用于描述数字系统的行为和结构，便于FPGA或ASIC的硬件实现。在实验中，学生可能利用VHDL中的库函数和数据类型，如`IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL`，`IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL`和`IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL`，来创建存储器模型并实现其操作逻辑。 这份课程报告详细介绍了如何使用VHDL实现2114存储器芯片的功能，涵盖了存储器的基本原理、VHDL编程技巧以及硬件验证方法，为理解和实践计算机组成原理中的存储系统提供了宝贵的参考资料。