计算机组成原理存储器实验报告.docx

《计算机组成原理存储器实验报告》 在计算机科学领域，计算机组成原理是理解计算机系统运行机制的基础，其中存储器部分尤为重要。本实验报告主要探讨了两个核心内容：字库电路设计和MIPS寄存器文件设计，这两个部分都是构建计算机硬件系统的关键组件。 一、字库电路设计 字库电路设计的目的是为了实现GB2312汉字编码的16K*16点阵汉字字库。在实验中，我们面临的主要挑战是如何利用有限的存储资源进行扩展。字库扩展涉及位扩展和字扩展。位扩展是通过将32位ROM扩展为256位，以满足点阵需求，这需要8片16K*32位的ROM。字扩展则通过2:4译码器实现，4片4K*32位的ROM通过片选信号连接，形成16K*32位的ROM。在这个过程中，多路选择器、译码器和解复用器等逻辑组件起到了关键作用。在实际操作中，我们先根据公式计算区号和位号，然后将它们扩展为14位地址，输入到ROM中。通过测试，确保了设计的正确性。 二、MIPS Regfile电路设计 MIPS Regfile是MIPS处理器中的核心组件，负责存储指令执行过程中的中间数据。实验要求构建一个包含4个32位寄存器的简化版MIPS Regfile。在设计中，我们使用了译码器来选择要写入的寄存器，多路选择器将数据存入选定的寄存器。在这一过程中，写使能信号（WE）和时钟信号（CLK）控制数据的写入。值得注意的是，尽管解复用器和多路选择器在某些方面类似，但由于寄存器需要读写功能，解复用器无法满足需求，因此我们选择了译码器。通过设置输入输出引脚，连接译码器和多路选择器，最终完成了Regfile的电路设计。 三、实验步骤 字库电路设计中，首先要设置好输入输出引脚，然后通过计算和选择器进行数据扩展和选择。MIPS Regfile电路设计则需要先规划引脚功能，再搭建译码器和多路选择器，通过输入输出信号进行功能验证。 总结，此实验报告详尽展示了计算机组成原理中存储器设计的关键技术和步骤，包括位扩展、字扩展的原理以及如何利用逻辑组件如译码器和多路选择器进行电路设计。同时，报告还阐述了MIPS寄存器文件的工作原理和实现方式，加深了对计算机硬件系统理解的重要性。通过这样的实践，不仅提升了对理论知识的应用能力，也锻炼了动手能力和问题解决技巧。