1、計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì)流程,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 二、軟件設(shè)計(jì) 三、調(diào)試 四、驗(yàn)收 五、寫課程設(shè)計(jì)報告,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（1）,FD-CES基本部件 運(yùn)算器模塊 寄存器堆模塊 指令部件模塊 內(nèi)存模塊 總線模塊 微程序控制模塊 啟停和時序模塊 控制臺控制模塊,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（2）,PLD實(shí)驗(yàn)板 PLD實(shí)驗(yàn)板的中間是一塊Lattice公司的ispLSI2096APLD。 PLD實(shí)驗(yàn)板的右上方有一片2K8bit的E2PROM電路ATMEL24C16，它具有加電后在線隨機(jī)讀寫、掉電后信息保存等優(yōu)點(diǎn)，可作為實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)的外存，用于保存內(nèi)存中的程序代碼和控存中的微程序代碼。 PLD

2、實(shí)驗(yàn)板的左下方有一個用于連接PC機(jī)并行口的8芯針插，通過它可將PC機(jī)編譯生成的擴(kuò)展名為JED的文件下載到ispLSI2096A。 PLD實(shí)驗(yàn)板上方有兩個40芯針插和一個50芯針插（簡稱為上左、上中、上右），這三個插頭的信號分布分別對應(yīng)主板下方的三個插座。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（3）,PLD實(shí)驗(yàn)板下方有一個20芯針插和一個50芯針插（簡稱為下左、下右），這兩個插頭的信號分布分別對應(yīng)主板下方的兩個插座。 上左、上中、上右、下左、下右這五個插頭所含信號見圖1-28。用PLD實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時，必須將上左、上中、上右、下左三個插頭分別與主板相應(yīng)插座連接好，并且將SW/USER開關(guān)撥到SW位置，下右

3、不用插，它是作單獨(dú)的步件實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（4）,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（5）,圖1-29是ispLSI2096A的引腳分布以及它在FD-CES實(shí)驗(yàn)儀中的連接使用情況，可以看出它們有些引腳只有一種用途，如第32腳（I/O 11），它和實(shí)驗(yàn)儀連接使用為CPU提供內(nèi)存控制信號WC。有些引腳有多種用途，如第96腳（I/O 59），它和實(shí)驗(yàn)儀連接用作顯示燈L3的信號線或微指令寄存器的一組輸出信號線M22。所以在作課程設(shè)計(jì)時，必須將PC機(jī)編譯生成的擴(kuò)展名為JED的文件下載到ispLSI2096A，這個文件就是對ispLSI2096A各引腳的定義以及本章中各部件的信號定義，并且包含了它們

4、的連接。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（6）,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（7）,可編程邏輯器件PLD的使用 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)語言ABEL簡介 開發(fā)使用PLD系統(tǒng)時，應(yīng)使用語言或邏輯圖來描述該P(yáng)LD的功能，并通過編譯、連接、適配，產(chǎn)生可對芯片進(jìn)行編程的目標(biāo)文件（該文件一般采用熔絲圖格式，如標(biāo)準(zhǔn)的JED文件），然后下載到芯片中。 常用的可編程邏輯器件設(shè)計(jì)語言為ABEL-HDL（ABEL硬件描述語言），它是DATA I/O開發(fā)的一種可編程邏輯器件設(shè)計(jì)語言，它支持絕大多數(shù)可編程邏輯器件。 其他硬件描述語言有VHDL、Verilog。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（8）,ABEL-HDL語言的基本結(jié)構(gòu) ABEL-HD

5、L語言源文件由一個或多個相互獨(dú)立的模塊組成，每個模塊包含了一個完整的邏輯描述。源文件中的所有模塊都可以被ABEL-HDL軟件同時處理。 ABEL-HDL語言源文件舉例如下,文件名為F456.ABL、模塊名為M456、標(biāo)題名為T456。 標(biāo)頭段 MODULE M456 TITLE T456 定義段 IAB10 PIN 45; IAB9PIN 44; IAB8PIN 43; IAB7 PIN 42; IAB6 PIN 41; 邏輯描述段 EQUATIONS IAB7=IAB9 結(jié)束段 END,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（9）,ISP Synario System簡介 ISP Synario Syste

6、m是一個集成環(huán)境，可使用ABEL-HDL語言編輯、編譯及產(chǎn)生JED文件。這個軟件的文件組織方法是：首先建立一個工程文件（擴(kuò)展名為SYN），然后在工程文件中建立一個或多個邏輯功能描述源文件（擴(kuò)展名為ABL），在源文件中又包含一個或多個模塊。在下面的步驟中，建立了一個工程文件（456.SYN）,其中包含一個邏輯功能描述源文件（F456.ABL），在源文件F456.ABL中包含一個模塊（M456）。最后經(jīng)編譯后產(chǎn)生的擴(kuò)展名為JED文件為456.JED，和工程文件名相同。步驟如下： 在使用該軟件之前， PLD板上的串口線接到微機(jī)的串口，一般為COM1。 PLD板上的四個插座和FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上對應(yīng)的

7、四個扁平電纜正確連接。 PLD板上的并口線接到微機(jī)的并口 將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的SW/USER開關(guān)撥到SW位置 將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的KAL/KAH、KBL/KBH、KCL/KCH開關(guān)分別撥到右、左、左位置，KRL/KRH開關(guān)撥到“上面”位置 打開FD-CES實(shí)驗(yàn)儀電源。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（10）,1. 找到桌面上的圖標(biāo)ISP Synario，雙擊啟動，見圖2-1。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（11）,2.FileNew Project,出現(xiàn)圖2-2，選擇文件夾，輸入工程名，創(chuàng)建新工程。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（12）,3.在圖2-3中雙擊Virtual Device,選擇可編程芯片。,

8、一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（13）,4.選擇ISP Synario Device list,在下面的列表中選擇ispLSI 2096-80 TQFP128。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（14）,5. SourceNew創(chuàng)建ABEL源文件，在圖2-5中選擇第二項(xiàng)建立ABEL模塊。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（15）,6.輸入模塊名、文件名和標(biāo)題。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（16）,7.輸入并保存文件，見圖2-7。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（17）,8.按圖2-7選擇，單擊Start按鈕對源文件進(jìn)行編譯，產(chǎn)生JED文件，圖2-9是正在編譯。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（18）,9.圖2-10是編譯完成后的窗口，對號表

9、示無錯誤，按扭Log可以看編譯結(jié)果，見圖2-11。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（19）,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（20）,總結(jié)： 熟悉電路，設(shè)計(jì)連線。 創(chuàng)建工程文件：filename.syn 創(chuàng)建描述文件：filename.abl 生成下載文件：filename.jed 實(shí)驗(yàn)箱和主機(jī)相連的串口線用來下載程序和微程序. PLD板和主機(jī)相連的并口線用來下載硬件電路文件(.JED),一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（21）,下載軟件簡介 編譯后要將生成的擴(kuò)展名為JED的文件下載到實(shí)驗(yàn)板（PLD板）上的2096A，LATTICE公司提供了下載軟件，下面是下載步驟。 1首先將PLD板上的并口線接到微機(jī)的并口上，然后找到

10、桌面上的圖標(biāo)WDOWNLD，啟動該軟件，出現(xiàn)圖2-12的窗口。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（22）,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（23）,2.選擇FileNewOptionISP Chain InterfacePlease select the default2096A，見圖2-13。,一、計(jì)算機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)（24）,3.單擊確定后出現(xiàn)窗口圖2-14。選擇Browse，找到要下載的JED文件，單擊常用工具欄的下載圖標(biāo)（從左數(shù)第8個）即可。,二、軟件設(shè)計(jì)(1),FD-CES系統(tǒng)軟件的使用 FD-CES系統(tǒng)軟件是為FD-CES實(shí)驗(yàn)儀與微機(jī)相連以構(gòu)成高層次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所使用的配套軟件，它提供編輯、匯編、反匯編、文

11、件傳送及調(diào)試等功能。 在這個系統(tǒng)中，共使用4種文件，它們的功能簡介如下： FILENAME.ASM 匯編語言源程序，用于聯(lián)機(jī)調(diào)試的程序，由用戶自己編寫，經(jīng)過匯編后生成FILENAME.OBJ就可以下載到PLD板的內(nèi)存使用了。FILENAME是文件名。 INS.DEF 指令定義文件，它是匯編指令和機(jī)器碼的對照表，在對FILENAME.ASM進(jìn)行匯編時使用。 FILENAME.MID 微程序文件，它對指令系統(tǒng)中的每條匯編指令進(jìn)行微指令定義，用于對匯編指令進(jìn)行解釋，發(fā)出微操作，執(zhí)行匯編指令，這個文件經(jīng)編譯后生成FILENAME.DAT文件，下載到PLD板的控存使用。 BIT.DEF 微指令每位的定義

12、，和FILENAME.MID配合使用，共24位。,二、軟件設(shè)計(jì)(2),*.ASM,INS.DEF,*.MID,BIT.DEF,二、軟件設(shè)計(jì)(3),二、軟件設(shè)計(jì)(4),在使用該軟件之前， 實(shí)驗(yàn)箱上的串口線接到微機(jī)的串口，一般為COM1。 PLD板上的四個插座和FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上對應(yīng)的四個扁平電纜正確連接。 PLD板上的并口線接到微機(jī)的并口 將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的SW/USER開關(guān)撥到SW位置 將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的KAL/KAH、KBL/KBH、KCL/KCH開關(guān)分別撥到右、左、左位置，KRL/KRH開關(guān)撥到“上面”位置 打開FD-CES實(shí)驗(yàn)儀電源。 FD-CES系統(tǒng)軟件的使用步驟如下：

13、1.找到桌面上的圖標(biāo)FDCES，啟動，見圖3-1。,二、軟件設(shè)計(jì)(5),FD-CES Assembler用于對匯編源程序和微程序進(jìn)行編輯、匯編，最后生成FILENAME.OBJ和FILENAME.DAT。 FD-CES Debugger是將FD-CES Assembler最后生成FILENAME.OBJ和FILENAME.DAT，下載到PLD板聯(lián)機(jī)調(diào)試。 2選擇FD-CES Assembler后出現(xiàn)圖3-2。,二、軟件設(shè)計(jì)(6),3.選擇FileNew建立新文件，見圖3-3。 4.編輯匯編源程序，保存，見圖3-4。,二、軟件設(shè)計(jì)(7),5選擇Assemble DisAssemble中的Asse

14、mble對匯編源程序進(jìn)行匯編，圖3-5是匯編正確的情況。,二、軟件設(shè)計(jì)(8),6編輯并保存INS.DEF文件，見圖3-6，這個文件不用匯編。,二、軟件設(shè)計(jì)(9),7編輯并保存微程序文件，見圖3-7。 8.對微程序文件進(jìn)行編譯，選擇Assemble DisAssemble中的Gen，產(chǎn)生擴(kuò)展名為DAT的文件，見圖3-8。,二、軟件設(shè)計(jì)(10),9編輯并保存BIT.DEF文件，見圖3-9，這個文件不用編譯。,10選擇FD-CES Debugger后見圖3-10，選擇串行口，一般為Com1,二、軟件設(shè)計(jì)(11),11單擊確定后見圖3-11。 12選擇Structure中的Structure4，見圖3

15、-12。,二、軟件設(shè)計(jì)(12),13選擇LoadProgram，將目標(biāo)文件下載到微機(jī)的內(nèi)存，用戶要選擇要下載的文件名，并在Load at中給出啟動地址（在此為000），在本步執(zhí)行前一定要將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的M/CM開關(guān)撥到M位置。見圖3-13。,二、軟件設(shè)計(jì)(13),二、軟件設(shè)計(jì)(14),圖3-14是一個提示，在本步執(zhí)行前一定要將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的M/CM開關(guān)撥到M位置。,圖3-15是傳送目標(biāo)文件成功的對話框。,14選擇LoadMicro Program，將編譯后的微程序文件（擴(kuò)展名為DAT）下載到微機(jī)的內(nèi)存，用戶要選擇要下載的文件名，在本步執(zhí)行前一定要將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的M/CM開關(guān)撥到CM位置。見圖3-16。,二、軟件設(shè)計(jì)(15),圖3-17是一個提示，在本步執(zhí)行前一定要將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的M/CM開關(guān)撥到CM位置。,圖3-18是傳送微程序文件成功的對話框。 利用同樣的步驟將BIT.DEF下載到控存。如果不用單步執(zhí)行，可不用下載BIT.DEF文件。,15選擇RunStart at，輸入啟動地址開始聯(lián)機(jī)調(diào)試，在本步執(zhí)行前一定要將FD-CES實(shí)驗(yàn)儀上的M/CM開關(guān)撥到M位置。見圖3-19。也可以通過控制臺操作， RET鍵 輸入啟動地址000 LOAD鍵 STRT鍵。,二、軟件設(shè)計(jì)(16),微程序入口