目錄
- 實驗目的:
- 第1關:漢字字庫存盤芯片擴展實驗
- 第2關:MIPS暫存器檔案設計
- 第3關:MIPS RAM設計
- 第4關:全相聯cache設計
- 第5關:直接相聯cache設計
- 第6關:4路組相連cache設計
- 第7關:2路組相聯cache設計
- 總結:
實驗目的:
1、理解計算機中的重要部件:存盤器,
2、學習存盤擴展的基本方法,能利用所學理論知識進行設計 MIPS 暫存器堆、MIPS RAM 存盤器,
3、能夠利用所學習的 cache 的基本原理設計直接相聯、全相聯,組相聯映射的硬體 cache,
第1關:漢字字庫存盤芯片擴展實驗
漢字點陣為1616位,需要8片16K32位ROM來存盤點陣資訊,我們需要用4片4K32位ROM代替其中一片16K32位ROM,4K需要12根地址線,16K需要14根地址線,所以高位多余的兩位作為片選信號,我們需要一個資料選擇器,來進行選擇輸出那一片ROM中的資料,再根據資料進行分析,資料的最后兩位是選片區的,所以將最后兩位直接輸入到選擇器選擇短,最后將資料對應連接,及可得到電路,

第2關:MIPS暫存器檔案設計
MIPS擁有32個通用暫存器,一個pc暫存器,一個HI和LO暫存器,另外協處理器也有自己的暫存器,如CP0有32個單獨的暫存器,浮點協處理單元也有自己獨立的暫存器,

第3關:MIPS RAM設計
Logisim 中 RAM 組件只能提供固定的地址位寬,資料輸出也只能提供固定的資料位寬,訪問時無法同時支持位元組/半字/字三種訪問模式,實驗要求利用4個8位的 RAM 組件進行擴展,設計完成既能按照8位、也能按16位、也能按照32位進行讀寫訪問的32位存盤器,最終存盤器引腳定義如下圖,


按Ctrl+K啟動后,可以看到PASS

第4關:全相聯cache設計
學生掌握 cache 實作的三個關鍵技術:資料查找,地址映射,替換演算法,熟悉譯碼器,多路選擇器,暫存器的使用,能根據不同的映射策略在 Logisim 平臺中用數字邏輯電路實作 cache 機制,


第5關:直接相聯cache設計


第6關:4路組相連cache設計



第7關:2路組相聯cache設計



總結:

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