計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗指導

目錄
第1篇環(huán)境篇
第1章實驗軟件環(huán)境的安裝與配置3
1.1ModelSim的安裝配置3
1.2Vivado的安裝配置7
1.3Vivado和ModelSim關(guān)聯(lián)13
第2篇工具軟件篇
第2章工具軟件的主要功能19
2.1Xilinx FPGA器件19
2.2Vivado設(shè)計流程20
2.2.1利用Vivado進行功能仿真22
2.2.2設(shè)計綜合25
2.2.3工程實現(xiàn)27
2.3ModelSim基本使用29
2.3.1新建ModelSim庫30
2.3.2創(chuàng)建工程31
第3篇應用篇
第3章單周期CPU的設(shè)計與實現(xiàn)35
3.1實驗介紹35
3.2總體設(shè)計35
3.2.1指令格式35
3.2.2總體數(shù)據(jù)通路38
3.3主要模塊設(shè)計40

第4章簡單的流水線CPU設(shè)計47
4.1實驗內(nèi)容47
4.2實現(xiàn)目標47
4.3流水線CPU介紹與設(shè)計47
4.3.1CPU頂層視圖47
4.3.2指令集47
4.3.3五級流水線49

第5章靜態(tài)流水線的設(shè)計、分析與驗證64
5.1靜態(tài)流水線的基本原理64
5.2實驗介紹65
5.3實驗設(shè)計66
5.3.1靜態(tài)流水線的總體結(jié)構(gòu)66
5.3.2總體架構(gòu)部件的解釋說明68
5.3.3實驗仿真過程波形圖及某時刻寄存器值的物理意義87
5.4實驗驗證88
5.4.1算法流程圖88
5.4.2匯編程序89
5.5流水線的性能指標定性分析（包括吞吐率、加速比、效率及
相關(guān)與沖突分析）90

第6章動態(tài)流水線的設(shè)計、分析與驗證94
6.1動態(tài)流水線的基本原理94
6.2實驗介紹95
6.3實驗設(shè)計95
6.3.1動態(tài)流水線的總體結(jié)構(gòu)96
6.3.2實驗仿真過程波形圖及某時刻寄存器值的物理意義116
6.4實驗驗證116
6.4.1算法流程圖116
6.4.2匯編程序118
6.5流水線的性能指標定性分析（包括吞吐率、加速比、效率及
相關(guān)與沖突分析）119
第4篇綜合應用篇
第7章三級存儲結(jié)構(gòu)的設(shè)計、實現(xiàn)與驗證127
7.1三級存儲的基本原理127
7.2實驗描述127
7.2.1總體框架127
7.2.2實驗具體要求128
7.3系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)129
7.3.1系統(tǒng)設(shè)計整體模塊圖129
7.3.2三級存儲子系統(tǒng)設(shè)計130
7.3.3系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)流說明131
7.3.4具體模塊實現(xiàn)132
7.4實驗驗證153
7.4.1驗證程序153
7.4.2從U盤下板153
7.4.3SD卡寫入程序測試154
7.4.4中途更換SD卡測試155

參考文獻156