计算机组成原理实验

这篇博客记录了作者上学期计算机组成原理课程的实验,包括使用Logisim进行海明码的编码和解码、设计ALU运算器、创建字库以及实现RAM。实验中详细介绍了每个部分的实现过程,如汉字显示、海明码的编码解码逻辑以及ALU的各种运算功能。此外,还分享了遇到的问题及解决方法,如数据冲突的排查。

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前言

上学期刚结束了计算机组成原理课程,在这里把上学期做过的实验都记录一下。这里一共有4个:海明码的编码和解码、ALU、字库、RAM。我们是使用的谭志虎:自己动手画CPU

资源

中间参考了很多大佬,我在gitee上fork一下原来的代码,再把我自己的上传到仓库中。这里贴一下我的仓库

介绍

首先需要了解一下logisim的简单使用

  1. 操作介绍

  1. 时钟介绍

在这里插入图片描述
这个软件还挺好,支持多选删除,就像是对文件夹进行操作一样。点击对应的电路器件,可以在左下调整对应的数值。

海明码的编码和解码

  • 运行结果
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  • 连线
    原理的话,很多博主都讲得可以,自己搜搜吧。
    首先需要讲国际转区位码实现,如下图
    在这里插入图片描述
    在汉字显示中选中那个显示器,右击可以编辑显示数据在这里插入图片描述
    可以提前搜索好要显示内容的区位码,然后输入,设置自动时钟就可以看到内容了。
    接下来就是海明码的编码,可能有点难看,嘿嘿。在这里插入图片描述

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海明解码
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ALU运算器

  • 运行结果
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  • 连线

参考这位博主
8位可控加减法
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4位先行进位
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4位快速加减法
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32位快速加减法
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ALU
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字库电路

  • 运行结果
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  • 连线

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连好线后,记得把参考字库中对应的存储器中的数据分成4份分别复制到从左到右四个新加的存储器,也就是n000-nff0
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RAM

  • 运行结果
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  • 连线
    图中题目没有给的都是自定义的隧道
    在这里插入图片描述

注意事项

  • 红线
    如果出现红线,那么多半是数据冲突了,也就是有两条不同输入的线连到一起了,可以通过手指工具点击红线处,排除。
  • 数据位宽不匹配
    点击器件,在左下方修改数据位宽。
一. 实验目的 1. 了解存储器的组成结构,原理和读写控制方法 2. 了解主存储器工作过程中各信号的时序关系 3. 了解挂总线的逻辑器件的特征 4. 了解和掌握总线传送的逻辑实现方法 二. 实验原理 1.基本操作:读写操作 读操作是从指定的存储单元读取信息的过程;写操作是将信息写入存储器指定的存储单元的过程 2.读写操作过程 首先要由地址总线给出地址信号,选择要进行读写操作的存储单元,然后,做写操作时,先从数据总线输入要存储在该单元的数据,通过控制总线发出相应的写使能和写控制信号,这时,数据保存在该单元中;做读操作时,只要通过总线发出相应的读控制信号。该数据就出现在总线上了 3. 总线传送 计算机的工作过程,实际上也就是信息的传送和处理过程,而信息的传送在计算机里面频度极高,采用总线传送必不可少,它可减少传输线路、节省器件、提高传送能力和可靠性。总线传送器件中大量使用的是三态门。三态门(ST门)主要用在应用于多个门输出共享数据总线,为避免多个门输出同时占用数据总线,这些门的使能信号(EN)中只允许有一个为有效电平(如低电平),由于三态门的输出是推拉式的低阻输出,且不需接上拉(负载)电阻,所以开关速度比OC门快,常用三态门作为输出缓冲器。其中74LS244是专用做挂总线用的三态门器件之一。
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