計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教程

前言

“計算機(jī)組成原理”是計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)必修課之一，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。為了使理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合，“計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)”是一個必修環(huán)節(jié)，主要目的是通過學(xué)生自己動手設(shè)計實(shí)驗(yàn)，更好地掌握計算機(jī)關(guān)鍵性部件的工作原理和相互關(guān)系，完整地建立計算機(jī)的整機(jī)概念，進(jìn)一步加深對計算機(jī)組成結(jié)構(gòu)和工作原理的理解。本書是為采用西安唐都科教儀器公司的CM3+計算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開展計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的師生而編寫的。CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用了先進(jìn)的部件結(jié)構(gòu)和接近現(xiàn)代通用計算機(jī)結(jié)構(gòu)的模型計算機(jī)，可根據(jù)教學(xué)需要靈活改變系統(tǒng)的核心部件控制器和指令系統(tǒng)，以及掛接其他的外圍部件。該系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)軟件提供了計算機(jī)部件和模型計算機(jī)的數(shù)據(jù)通路圖形調(diào)試界面，使用戶很容易了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用方法。該系統(tǒng)采用傳統(tǒng)接線和現(xiàn)代EDA方式兩種實(shí)驗(yàn)手段，既能完成關(guān)鍵部件性實(shí)驗(yàn)，又能完成模型機(jī)實(shí)驗(yàn)，使讀者能夠更好地理解計算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理，掌握計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的基本技術(shù)。同時，還能夠通過對EDA技術(shù)的運(yùn)用提高其數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計能力。本書內(nèi)容主要由3章構(gòu)成。第1章主要介紹了進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)所需的。EDA技術(shù)基礎(chǔ)，包括VHD。與原理圖設(shè)計輸入和QuartusⅡ工具軟件的使用。第2章介紹了CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和基本原理。第3章介紹了關(guān)鍵部件和模型機(jī)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。部件性實(shí)驗(yàn)側(cè)重于基本知識的學(xué)習(xí)，與理論教學(xué)內(nèi)容同步進(jìn)行，幫助讀者理解計算機(jī)關(guān)鍵組成部件的結(jié)構(gòu)和原理，為此，CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了8個部件實(shí)驗(yàn)：基本運(yùn)算器、超前進(jìn)位加法器、陣列乘法器、靜態(tài)隨機(jī)存儲器、Cache存儲器、時序發(fā)生器、微程序控制器、硬布線控制器。模型機(jī)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于設(shè)計能力的培養(yǎng)，在融會貫通理論教學(xué)內(nèi)容和部件相互關(guān)系的基礎(chǔ)上。進(jìn)一步建立計算機(jī)的整機(jī)概念，并且以8253為例說明了模型機(jī)的輸入輸出擴(kuò)展方法。為此，CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供了4個模型機(jī)設(shè)計實(shí)驗(yàn)：簡單模型機(jī)設(shè)計、復(fù)雜模型機(jī)設(shè)計、帶中斷處理的模型機(jī)設(shè)計、典型I／O接口擴(kuò)展模型機(jī)設(shè)計。此外，CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的資源完全用戶開放性為讀者自行設(shè)計各種結(jié)構(gòu)及不同復(fù)雜程度的模型計算機(jī)提供了良好的軟硬件平臺，有利于提高讀者對計算機(jī)系統(tǒng)的綜合設(shè)計和開發(fā)能力。本書在編寫過程中得到了南開大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系以及西安唐都科教儀器公司的大力支持，在此表示感謝。由于作者水平有限，錯誤和疏漏在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書為2l世紀(jì)高等學(xué)校規(guī)劃教材。     本書依據(jù)全國碩士研究生統(tǒng)一入學(xué)考試的計算機(jī)組成原理考試大綱，基于西安  唐都科教儀器公司的CM3+計算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)接線和EDA兩  種方式，對計算機(jī)組成中涉及的關(guān)鍵部件和模型機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。使學(xué)生加深對計算機(jī)  組成結(jié)構(gòu)和工作原理的理解，提高學(xué)生的動手實(shí)踐能力。第1章介紹了進(jìn)行相關(guān)實(shí)  驗(yàn)所需的EDA基礎(chǔ)知識，包括VHDL與原理圖設(shè)計輸入和QuartusⅡ工具軟件的使  用；第2章介紹了CM3教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和基本原理；第3章介紹了基本運(yùn)算  器、超前進(jìn)位加法器、陣列乘法器、靜態(tài)隨機(jī)存儲器、高速緩沖存儲器、時序發(fā)生器、  微程序控制器和硬布線控制器等關(guān)鍵部件性實(shí)驗(yàn)的原理和內(nèi)容；并在此基礎(chǔ)上，給出  了簡單模型機(jī)、復(fù)雜模型機(jī)和輸入輸出擴(kuò)展的模型機(jī)等綜合性實(shí)驗(yàn)的原理和內(nèi)容。    本書可作為高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)開設(shè)"計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)"  課程的教材，也可以供從事該領(lǐng)域工作的有關(guān)人員自學(xué)參考。

書籍目錄

前言第1章  EDA技術(shù)基礎(chǔ)  1.1　可編程邏輯器件  1.2　基于原理圖的設(shè)計方法  1.3　基于VHDL的設(shè)計方法  1.4　Quartus II文件類型第2章　CM3+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)  2.1　系統(tǒng)安裝與構(gòu)成  2.2　單元電路  2.3　FPGA擴(kuò)展板  2.4　聯(lián)機(jī)軟件第3章　計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)  3.1　運(yùn)算器  3.2　存儲系統(tǒng)  3.3　控制器  3.4　模型計算機(jī)  3.5　輸入輸出擴(kuò)展模型計算機(jī)附錄  附錄A　FPGA引腳分配圖  附錄8　單元電路芯片布局圖  附錄C　數(shù)據(jù)通路總圖  附錄D　芯片圖參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　EDA技術(shù)基礎(chǔ)20世紀(jì)末，微電子技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透到了社會的各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能進(jìn)一步提高，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快。EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)以傳統(tǒng)電子設(shè)計方法無法比擬的優(yōu)勢而成為現(xiàn)代電子設(shè)計的核心手段，依賴于功能強(qiáng)大的計算機(jī)，在EDA工具軟件平臺上，以硬件描述語言（Hardware Description Language，HDL）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成設(shè)計文件，采用自上而下的設(shè)計方法，自動完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合（布局布線），以及邏輯優(yōu)化和仿真測試，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的功能。EDA技術(shù)使得軟硬件之間的界限變得模糊，設(shè)計者利用軟件的方式，即用硬件描述語言和EDA工具軟件就可以完成系統(tǒng)硬件功能的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代的EDA工具都具有從設(shè)計輸入到模擬仿真等各種功能，如Altera公司的Quartus II和Xilinx公司的ISE等集成開發(fā)環(huán)境，為電子產(chǎn)品的設(shè)計與驗(yàn)證提供了良好的平臺。下面先對可編程邏輯器件進(jìn)行簡單介紹，然后以Altera公司的Quartus II開發(fā)環(huán)境為例，說明使用原理圖輸入方式和硬件描述語言（如VHDL、Venl09等）輸入方式的設(shè)計流程。

編輯推薦

《計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教程》可作為高等學(xué)校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)開設(shè)“計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)” 課程的教材，也可以供從事該領(lǐng)域工作的有關(guān)人員自學(xué)參考。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)教程 PDF格式下載

---