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《计算机体系结构》
实验报告
计算机实验教学中心
实验名称FIFO存储器实验地点信息楼418实验日期2015.10
实验目的
掌握FIFO 存储器的工作特性和读写方法
实验设备
PC、唐都实验箱
实验原理
本实验用 FPGA 芯片来实现一个简单的 8 位×4 的 FIFO，器件的接口信号如图 3-2-1，内部逻辑图如下图 3-2-2。
其各信号的功能为：
EMPTY：FIFO 存储器空标志，高电平有效。
FULL：FIFO 存储器满标志，高电平有效。
RST：清 FIFO 存储器为空。
FIFOWR：FIFO 存储器写入信号，低电平有效。
FIFORD：FIFO 存储器读信号，低电平有效。
ID0～ID7：FIFO 存储器输入数据线。
OD0～OD7：FIFO 存储器输出数据线。
实验操作及运行结果
1、按实验连接图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+串口电缆(com口)+并口Jtag下载线(打印机口)，并打开实验箱电源。
3、在软件Quartus II 8.0中选择“File->Open Project”选项，按照以下路径查找实验过程中需要下载到FPGA中的数据“C:\TangDu\CMX\FPGA\FIFO\FIFO.qpf(.sof)”(该路径为“FIFO实验”的全路径，以后每次试验都需要用到的公共路径名为“C:\TangDu\CMX\FPGA”)，打开该文件后，单击软件中的“Programmer”选项，单击“Start”完成下载。如果下载成功在界面Progress中可以看到100%的标志字样。
4、运行结果
接线图中B03 和B04 是FIFO 空状态、满状态指示信号，分别接到扩展单元指示灯E0、E1 上，用来反映FIFO 当前的状态。
1)实验时，按动系统右下脚的CLR 清零开关可使读、写信号计数清零。这时指示灯E0 亮，表示FIFO 为空。
2)使用CON 单元编号为SD27 到SD20 的开关模拟输入总线给出一个数据，按动时序与操作台单元的开关ST，可将该数写入到FIFO 中。这时指示灯E0 灭，表示FIFO 中已经有数据存在，说明当前FIFO 的输出是有效的；依次写四次后，满标志置位，这时指示灯E1亮。
3)然后连续按动开关KK，给出读信号，将顺序读出所存的四个数，扩展总线的数据显
示灯EB7 到EB0 显示所读出的数据，四个数全部读出后，空标志置位，E0灯亮。检查执行是否与理论值一致。
实验中出现的问题和解决方法
在实验中我们小组遇到了安装USB转串口驱动程序的问题，后参照老师给予的文档成功安装了驱动程序。在连线过程中，有一根线出现了短路，导致实验结果运行错误，后经我们排查后发现，其中的一根导线断裂，更换后，成功运行实验。
我饿们这次实验掌握FIFO 存储器的工作特性和读写方法，达到了实验目的，提高了小组成员的动手能力，收获很大。
实验名称多通路运算器和寄存器堆实验地点信息楼418实验日期2015.10
一、实验目的
掌握多通路的运算器与寄存器堆的工作原理及设计方法
实验设备
PC、唐都实验箱
实验原理
从 IN 单元读入一个数据，存入 R0；从 IN 单元读入
另一个数据，存于 R1；将 R0 和 R1 相加，结果存于 R0；将 R0 和 R1 相加，结果存于 R3，同
时打入暂存器 A 中；再将 R0 的值送 OUT 单元显示。
根据指令要求，得出用时钟进行驱动的状态机描述，即得出其有限状态机，如图 1-2-4 所
示。
下面分析每个状态中的基本操作：
S0：空操作，系统复位后的状态
S1：IN->R0;从 IN 单元往 R0 中打一个数
S2：IN->R1; 从 IN 单元往 R1 中打一个数
S3：R0 ->A, R1 ->B;同时把 R0、R1 中的数打入暂存器 A、B 中
S4：A+B->R0;将 A+B 的结果送往 R0
S5：A+B->R3，A+B->A; 增加暂存器旁路，将 A+B 的结果送往 R3 的同时打入暂存器 A
中
S6：R0->OUT;把 R0 中的数送入输出单元显示。
实验操作及运行结果
1、把时序与操作台单元的“MODE”短路块插上，使系统工作在四节拍模式，按实验连接图接线。注意：连线时实验箱电源要处于关闭状态。
2、确保接线正确后，将实验箱连到电脑：电源线+并口Jtag下载线(打印机口)，并打开实验箱电源。
3、在软件Quartus II 8.0中选择“File->Open Project”选项，按照以下路径查找实验过程中需要下载到FPGA中的数据“C:\TangDu\CMX\FPGA\ALU® \ ALU®.qpf(.sof)”，打开该文件后，单击软件中的“Prog