1、延安大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告特稿學(xué)生身份證1110218014074名字王楠班級(jí)第18節(jié)課程名稱計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱緩存控制器的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教師教師實(shí)驗(yàn)組第1組同一組老師的評(píng)語和成績：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：教師簽名：(請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的相關(guān)要求寫，一般必須包括：1。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；3.實(shí)驗(yàn)步驟和方法；4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和程序清單；5.問題和解決辦法；6.實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)果分析和經(jīng)驗(yàn)等。)1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握緩存控制器的原理和設(shè)計(jì)方法。(2)熟悉CPLD應(yīng)用設(shè)計(jì)和EDA軟件。2實(shí)驗(yàn)原理1.具有直接圖像模式的高速緩存控制器圖1直接映射模式2.首先采用中央處理器訪問高速緩存，如果在高速緩存中找不到目標(biāo)地址，則從ME

2、M單元讀取高速緩存。圖2高速緩存系統(tǒng)的框圖3.根據(jù)區(qū)號(hào)、塊號(hào)和塊內(nèi)地址訪問目標(biāo)地址。默認(rèn)情況下，系統(tǒng)存儲(chǔ)每個(gè)塊的第一個(gè)地址。如果同一塊中的其他地址同時(shí)被訪問，則新訪問的地址將覆蓋同一塊中的其他塊號(hào)。3實(shí)驗(yàn)步驟(1)使用QuartusII軟件編輯和實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的邏輯，并編譯它，直到編譯通過。EPM1270芯片中緩存控制器的對(duì)應(yīng)引腳如圖2-2-5所示?？蛲獾奈淖直硎緄o編號(hào)，框內(nèi)的文字表示此引腳的含義(請(qǐng)參見本實(shí)驗(yàn)程序的“安裝路徑 CPLD cachectrl.qpf”項(xiàng)目)(2)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電源，連接實(shí)驗(yàn)電路，如圖2-2-6所示，檢查是否正確。用戶需要連接的信號(hào)在圖中用圓圈標(biāo)出。(3)打開實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的

3、電源，將生成的POF文件下載到EMP1270。復(fù)雜可編程邏輯器件的介紹見實(shí)驗(yàn)1.2。(4)將定時(shí)和控制臺(tái)單元的開關(guān)KK3設(shè)置到“運(yùn)行”位置，通過控制單元的控制邏輯模擬給出控制邏輯信號(hào)。按控制單元的CLR按鈕，清除面積表。(5)將數(shù)據(jù)預(yù)先寫入主存儲(chǔ)器：在線軟件提供下載機(jī)器程序的功能，而不是手動(dòng)讀寫主存儲(chǔ)器。機(jī)器程序以指定的格式寫入帶有TXT后綴的文件。機(jī)器指令的格式如下：例如，$P1F11表示機(jī)器指令的地址是1FH，指令值是11H。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，從00-0FH只有16個(gè)單元被初始化。初始數(shù)據(jù)如下。分號(hào)；對(duì)于注釋器，分號(hào)后的內(nèi)容將在下載過程中被忽略。使用在線軟件的“轉(zhuǎn)儲(chǔ)-加載”功能以此格式加載文件

4、(*。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在加載過程中，加載信息將顯示在軟件輸出區(qū)域的“結(jié)果”欄中，例如當(dāng)前是否正在加載機(jī)器指令或微指令，以及還剩多少指令。(6)當(dāng)在線軟件啟動(dòng)時(shí)，它將讀取所有機(jī)器指令和微指令，并顯示在指令區(qū)。軟件啟動(dòng)后，還可以選擇菜單命令“轉(zhuǎn)儲(chǔ)-刷新指令區(qū)”，讀取下位機(jī)的指令，并顯示在指令區(qū)。單擊指令區(qū)中的“主存儲(chǔ)器”選項(xiàng)卡按鈕，主存儲(chǔ)器中的所有數(shù)據(jù)顯示為兩列數(shù)據(jù)，第一列是主存儲(chǔ)器地址，第二列是該地址中的數(shù)據(jù)。檢查機(jī)器程序?qū)τ谏鲜鑫募欠裾_。如果不正確，則意味著寫操作失敗，應(yīng)該重寫。您可以通過在線軟件獨(dú)立修改一個(gè)單元的指令，并點(diǎn)擊要修改的單元的數(shù)據(jù)。此時(shí)，該單元成為一個(gè)編輯框，輸入2位數(shù)據(jù)并按回

5、車鍵，編輯框消失，寫入的數(shù)據(jù)顯示為紅色。(7)中央處理器訪問主存儲(chǔ)器的地址由SD17給出.模擬控制單元的SD10。例如，0000001中央處理器訪問主存儲(chǔ)器的讀信號(hào)是由控制器的K7模擬給出的。如果K7設(shè)置為低電平，可以觀察到可編程邏輯器件上的L8指示燈亮，L0指示燈亮.L7指示燈熄滅，表示緩存失敗。此時(shí)，按下KK按鈕四次，注意中央處理器總線上指示燈的變化，地址將依次加-1。數(shù)據(jù)總線顯示當(dāng)前的主存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)。按下KK按鈕四次后，L8指示(9)記住01H單元的數(shù)據(jù)，然后通過在線軟件修改01H單元的數(shù)據(jù)，再次給出主存儲(chǔ)器訪問地址000001，再次觀察L0-L7指示燈指示的值是01H單元修改前的值，表示

6、發(fā)送給中央處理器的數(shù)據(jù)是由緩存給出的。(10)再次給出大于03H的地址，實(shí)現(xiàn)緩存控制器的工作過程。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果01H 02H 03H 32H 34H 00H 10H 11H 32H 33H 10H1.首次訪問01H時(shí)，指示燈不亮，表示緩存未命中。按下KK按鈕四次，說00H-03H被載入緩存。2.訪問20小時(shí)后指示燈亮，表示緩存命中，可以直接訪問；當(dāng)訪問03H時(shí)，指示燈亮，表示緩存命中，可以直接訪問；當(dāng)訪問32H時(shí)，燈不亮，因?yàn)榫彺娴膲K內(nèi)地址是2位，所以在初始化期間只加載00H-03H，必須加載32H才能訪問。按下KK按鈕四次，將30H-33H載入緩存。3.在訪問32H之后，在訪問34H之后，緩存被命中。按KK按鈕將34H-37H載入緩存。5實(shí)驗(yàn)總結(jié)在本實(shí)驗(yàn)中，地址轉(zhuǎn)換是直接映射，主內(nèi)存地址中的塊號(hào)與緩存地址中的對(duì)應(yīng)塊號(hào)完全相同。主內(nèi)存中的塊地址與緩存地址中的塊地址完全相同。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中