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1、?计算机组成原理?运算器实验报告实验目录:1、 实验1 Quartus H的使用一 实验目的二实验任务三实验要求四实验步骤五74138、74244、74273的原理图与仿真图2、 实验2运算器组成实验一 实验目的二实验任务三实验要求四实验原理图与仿真图3、 实验3半导体存储器原理实验一 实验目的二实验要求三实验原理图与仿真图4、 实验4数据通路的组成与故障分析实验一实验目的二实验电路三实验原理图与仿真图五、本次实验总结及体会：、实验1 Quartus II的使用一 实验目的1 .掌握Quartus n的根本使用方法.2 . 了解 74138 3: 8译码器、74244、74273 的功能.3
2、.利用 Quartus n验证 74138 3: 8译码器、74244、74273 的功能.二实验任务1、熟悉Quartus n中的治理工程、输入原理图以及仿真的设计方法与流程.2、新建工程,利用原理编辑方式输入74138、74244、74273的功能特性,依照其功能表分别进行仿真,验证这三种期间的功能.三实验要求1 .做好实验预习,掌握 74138、74244、74273的功能特性.2 .写出实验报告,内容如下：1实验目的；2写出完整的实验步骤；3画出74138、74244和74273的仿真波形,有关输入输出信号要标注清楚.四实验步骤1 .新建工程：首先一个工程治理索要新建的各种文件,在Qu
3、artus n环境下,翻开 File ,选择New Project Wizard 后,翻开New Project Wizard : Introduction 窗口,根据提示创立新工程,点击 Next按钮,再翻开的窗口中输入有关 的路径名和工程名称后,按“ Finish 按钮,完成新建工程工作.2 .原理图设计与编译：原理图的设计与编译在Compile Mode 编译模式下进行.2.1 .新建原理图文件翻开File菜单,选择New,翻开新建窗口.在图中所示的 Device Design Files 标签中,选择Block Diagram/Schematic File 项,按下OK按钮即可翻开原理
4、图编辑器,进行原理图的设计与编辑.选择“ Block & Symbol Editors 中的不同器件,在编辑区中就可完成原理图的设计编辑.添加元器件可点击“Block & Symbol Editors 中元器件符号,或在编辑区的空白处双击鼠标左键, 出现Symbol 对话框,在“Libraries 中选择所需元器件, 或直接在“ Nam3文本框中输入元器件名称, 如74138 3-8译码器, 点击“ OK按钮,将元器件拖放到编辑区中.根据设计需要,使用“单线连接线或“总线连接线将各器件的引脚连接起来.总线的命名采用数组形式, 如out7.0,与总线相连的引脚也采用相同的数组形式命名；假设需从总
5、线中引出单线时,须指出各单线对应的总 线位号双击线条即可命名.两根连接线,假设名称相同,亦表示两线为连通状态.选择某一元器件,点击“元器 件翻转工具按钮,即可改变元器件引脚顺序及摆放方向.2.2 .编译原理图原理图设计完成后,在编译模式下,点击“？ 按钮进行编译,编译无误将弹出编译成功对话框；编译如有错误,请根据“调试信息框中的错误提示修改原理图,直至编译通过.生成成功后将弹出成功对话框.2.3 .生成自定义芯片原理图编译通过后,可根据用户需要,设计生成自定义芯片.翻开“Tools 菜单,选择Creat Symbol For CurrentFile 菜单项如图3-13所示,就可生成自己定义的芯
6、片,芯片的名称就是编译通过的原理图的名称.用户即可 在Symbol对话框Libraries 文本框的Project 菜单下找到自己设计的芯片3 .创立向量波形文件当原理图编译完成后,需要新建波形文件,以便利用波形文件对前面完成的设计进行仿真分析.本过程需要在Simulate Mode 仿真模式下进行.,按下“ OK按钮,即可新建一翻开新建窗口,在 Other Files 标签中选择Vector waveform File个波形文件.波形文件编辑界面分为两个区域,左侧为节点编辑区,右侧为波形仿真区；在左侧节点编辑区的空白处双击鼠标左键,弹出“节点/总线插入对话框,添加输入、输出节点；点击图中的N
7、ode Finder 按钮,将弹出NodeFinder 窗口,.在该界面“Filter 下拉菜单中选择 Pins : all ,点击“Start 按钮后,在窗口的左半边的“ Node Finder 列表框中,将显示原理图中所有的输入、输出节 点,可从中选择你所需要的节点,添加到右侧的“ Selected Nodes 列表框中.被选中的节点信号将作为波形文 件的输入输出信号.点击“ OK按钮,即可回到波形文件编辑界面.接下来,可在波形文件编辑界面右侧的波形仿真区中,按周期设置输入节点信号的初始值周期长度可在菜单Time-Grid Size中设置,.设置初值的方法是：按住鼠标左键,选中某节点信号的
8、某个周期,从“波形编辑器 中选择适当的值,即可完成初始值的设定,如所示.设定完毕,就可以单击运行仿真按钮进行波形仿真,分析输入 输出波形了.五74138、74244、74273的原理图与仿真图1.74138的原理图与仿真图74138 GND .YONAV1Nk-LQDV2Nr J一CY3NAG1Y4NG2ANY5NXO !G2BNY6Nk WQ jY7Nk Einsti 3:0 DECODERi- W 1111111141 I. piIout.outl QUt茅：-OUt2Jgutn 1 , T n0ut7P,b-OUTPUTV OuartLts II - c：jt|Lir1us1est li
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13、n fare fortsNatter Time Ear： 18.8 ns jjPointer： 25,52 ns Interval： B, 12 ns Start： |-End：ns 118YaiBL nu I 1QS13 o 30.nu in6BQ10.BO仙BO-in5仙Linl 10 轿厘毗 EQl -3 B 1；lOOOOMl )01000000 10100000 i 0101000J( 00101000 )(oooioioo )I 00001010 )(WioiOOOOOODO_ 一- ad u &a is三 m w 上 m ,尸 ibasaA&aaiadbaaiad&aaiad b
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15、ooq 1000X01 ( OlOOOCOO X ICIODOOO ；( 0101booc x ooic1003 X OOOWlOO X OOOOiOlO J： OOOODWt ：(. 00000000nL_T,1二、实验2运算器组成实验一、实验目的1.掌握算术逻辑运算单元ALU的工作原理.2,熟悉简单运算器的数据传送通路.3.验证4位运算器74181的组合功能.4,按给定数据,完成几种指定的算术和逻辑运算.二、实验要求8位字长的ALU由2片74181构成.2片74273构成两个操作数存放器DR1和DR2用来保存参与运算的数据.DR1接ALU的A数据输入端口, DR2接ALU的B数据输入端口,
16、 ALU的数据输出通过三态门 74244发送到数据总线 BUS7-BUSCo参与运算的数据可通过一个三态门74244输入到数据总线上,并可送到DR1或DR2暂存.三、实验任务1 .按所示实验电路,输入原理图,建立 ,bdf文件.四、实验原理图与仿真图分别向DR1和DR羽数1C1111C1B、1CCC1111B,然后利用ALU的直通功能,检查DR1 DR2中是否保存了所置的数. 其实验原理图如下：ci ?fcsxlile 口5-1:T福旃证口耳lud 1-E华电官 mr- j 卜.啰1t二,咯elcslfflll tfkT&l=|一,一 iL ,1 t .k g 1A 嗔Liiii *T =T
17、*T *T=j.W.i. * * * 口 蚓二% ：*Lili m ss snccessEul. 0 srrrt 0 +umn*E波形图如下:10 05 m iMirvtl /.36 M Sturt皿IB 4 m1IQ 9 H!0.Q u30. m40 k50.f 止4M|_a 5I 1011ItDOOllll101000010国mB 000而山正31函: _；! IWWRRiW1I1那么1fit)一1 一上二：|1411r|i|iso： 二 ；r rTrF0 -rr r r ,b rvaevr -r flwij rw st t口 |一 m if iff,f一 n nFrirFr u 0Mfl
18、1B 一 ,皿二BO111soB 1祖工t nil:哦 I:叫1*1 丽丁 ：丽：.90口 ! L,：i二:a rB 101ranijoimin-日F Q BB 100mooom 工,liooimSiatlaUvft,&大IrtE Tiii Str IS 4 at *,hi-三、实验3半导体存储器原理实验(一)、实验目的(1)熟悉静态随机存储器 RAM只读存储器ROM勺工作特性和使用方法；(2)熟悉半导体存储器存储和读出数据的过程；(3) 了解使用半导体存储器电路时的定时要求.(二)、实验要求利用Quartus n器件库提供的参数化存储单元,设计一个由128X8位的RAMD 128X8位的RO
19、M勾成的存储器系统.请设计有关逻辑电路,要求仿真通过,并设计波形文件,验证该存储器系统的存储与读出.(三)、实验原理图与仿真图ram内所存储的数据：便testAlh+0*2*3|T I十5一n10000001100000010000001000000011000001aoo0000110000001111000111108000110000011100000100011001011000011111100001111110000000000011016OOOQOOOO0000000000000000aooaooonooooaoooooooaooo0000000000000000rom内所存储的
20、数据:挈 Mif2Al:而而而而产可行:.u ； gutchck rm .电二： indockJOUlClKkr；rsmr- HIFUT -武匚.1师巾Mla3dres7.0|indockulctockMlAGNAYJ|A|4.1J取.】BGNBY4,i|C四一陪审中日用词产亍编;而IHj! xrrr -lf y-r-r - y-Lr-HT-r:r-rr-r r币i.用qlh11 1pki-rarn(3.-.d|AGNAYI4.JA4.l |e(4.iKHBYH 17J2J4b7-.4|. .| eairaiiaiiaiiBiiB ;g4附叩,刃一行而肝-一七G诟而反可-j ；:i怛4 OCT
21、AL BUFFERlatervsl:Master Time Bar：IS 625 u0 ps-13.S3 nsStart；儿口儿川丁十 一口而 1000口 而11 而L) 00100JOQ (X 00面 1 ill 飞-Q0Q111H 7 WIQi口i.XM3 out-ZZZ2ZEZZincl那么一rwi函 pop期if oaoopiioR.叩口凝 X,口 三口 n= . FL 口/ 二二口 口二十 口 m q 三 口 工 口 口匕 口二口三口措斤口口.口工口二,n q u 1OOOlllhSimulation WaveFormsssra丸 Pc inter；0 oukron13 0 ns孙g
22、ODOOjOOO；OODOODOO10?625 m20.0 mJA.(3)国40 dita、实验目的:口口OOUOOlX-l - 1r -1) iii 1 111 11!I I irI M_mm-i -i rIiiiiiiIrCOOCbOll ; OOOODOIO Y OOOODllO XOOD11000四、实验4数据通路的组成与故障分析实验将运算器模块与存储器模块进行连接;进一步熟悉计算机的数据通路;炼分析问题与解决问题的水平,学会在出现故障的情况下,独立分析故障现象并排除故障.、实验电路设计一实验电路图,把前面进行的运算器实验模块与存储器实验模块两局部电路连接在一起.RAM口 ROM勺输出
23、都可以送至存放器 R1和R2作为运算器的输入,而运算器的结果可以送入R3暂存,然后送入 RAM的指定单元.整个电路总线结构的形式自行设计.三、实验原理图与仿真图ram内所存储的数据：testAddr+0讨I7 III一+70正000.011|000000100000010000000110000010000000110000001111oaoi mod0001100000111 0000010001100101100001111110000111111000000000001101600000000oooaoooooooooooaoooaoon00000000ooooaaoooaooooooo
24、aoooooorom内所存储的数据:Mif2Al nsFjJpgint事f：就2 psHttrw过：-|T 6T iveSturt ：Eukd:V4u. . .j pt1tM? g20. 0 fls30. usiHana-13. Q.is. or丐AiJa在AE doo;wm(MX!:cann nH 9b in.:00000000；X11130000百田inF QUO:0C00111 口( LLLLOOJJ j000000D0UB11B 0LDB2b a-J-3:1MB 1uaALlT.B 0UPo( o_ 厅dW-BUSB 1最田sB Illiaa _Ji -：1111X口叩回TB 0r1!
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26、r H日叫跳 昌理 Processin 目Results for 1Simulciun Waveforms五、本次实验总结及体会:这次实验,我从中学到很多重要的知识；同时也明白了很多道理一、在实验前我们应该先要对我们将要做的实验充分的了解,将原理弄懂,同时也要熟悉我们 实验所使用的软件的用法,这对我们都是至关重要的,并且会使我们在实验时节省很多时间.二、根据实验要求设计出总体方案,再根据方案进行实验.通过这次课程设计我懂得了理论与实际相结合的重要性,只有把所学的理论知识与实践相结合起来, 从理论中得出结论,将结论用于实 践,才能提升自己的实际动手水平和独立思考的水平.三、在本次的课程设计中,我也学会了如何将复杂问题分解成多个简单模块,这样可以很大程 度上简化整个系统的设计以及实现上的难度.我也体会到实验的重要性,它是培养我们综合运用所学 知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践水平的重要环节,是对我们实际工作水平的具体练习 和考察过程.