#計算機(jī)組成原理

實(shí)驗(yàn)報告實(shí)驗(yàn)1：VERILOG設(shè)計基礎(chǔ)專業(yè)班級：14級計算機(jī)二班學(xué)號：14048001姓名：楊娜學(xué)號：14048003姓名：周蓉實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：理工樓901實(shí)驗(yàn)時間：2016年5月14日

實(shí)驗(yàn)十VGA顯示控制器的設(shè)計一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)VERILOG的基本語法和編程規(guī)則2、掌握通用寄存器等常用基本數(shù)字模塊的VERILOG描述和基本設(shè)計方法3、理解帶使能控制和異步清零的8位寄存器的設(shè)計原理4、掌握使用VERILOG設(shè)計和驗(yàn)證帶使能控制和異步清零的8位寄存器的方法5、掌握移位寄存器的設(shè)計方法二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、設(shè)計一個帶使能控制和異步清零的8位寄存器REG8X，實(shí)現(xiàn)8位輸入的鎖存，在時鐘的上升沿處得到一個8位的輸出和一個8位的反向輸出，將結(jié)果顯示在發(fā)光二極管。模塊的端口描述如下：端口名端口方向端口位寬端口功能Resetn(cclr)in1輸入清零信號，低電平時有效，有效時輸出Q立即變?yōu)?Enable(rl)in1輸入使能信號，高電平有效，有效時芯片工作Controlin1輸出使能信號，高電平有效，有效時信號輸出Clockin1輸入時鐘信號，正跳變（上升沿）有效Din8輸入數(shù)據(jù)源DQout8輸出寄存器值Q，當(dāng)Resetn為咼電平且Clock發(fā)生正跳變時，Q=D；當(dāng)Resetn信號為低電平時Q的值立即變?yōu)?。Qbout8輸出信號Qb，其值為Q的反模塊的參考物理結(jié)構(gòu)如下：RRRRD7D0DRRRRD7D0D6Di帶使能控制和異步清零的8位寄存器模塊的使用注意事項(xiàng)數(shù)據(jù)源D（7..0）一直加在寄存器的數(shù)據(jù)輸入端；周期性的時鐘信號Clock一直加在寄存器的時鐘輸入端使能信號Enable控制寄存器是否接受數(shù)據(jù)。當(dāng)Enable='0'時，寄存器不接受數(shù)據(jù)，保持原來的狀態(tài)不變；當(dāng)Enable='1'時，在時鐘信號Clock正跳變時，寄存器接受并保存當(dāng)時D（7..0）的數(shù)據(jù)；4.本寄存器其它方面的功能與上述的寄存器相同。2、設(shè)計一個有左、右移位功能的8位寄存器REGSHIFT8,并仿真驗(yàn)證。模塊的端口描述如下：端口名端口方向端口位寬端口功能ResetnSw17in1輸入清零信號，低電平時有效，此時輸出Q立即變?yōu)?ClockKey0in1移位時鐘信號，正跳變（上升沿）有效ModeSw1615in2工作模式控制信號：01左移位，10右移位，00或11時不移位Q=D。Din8輸入數(shù)據(jù)源DQout8輸出寄存器值Q，當(dāng)Resetn為低電平時Q的

值立即變?yōu)?；當(dāng)Resetn為高電平且Clock發(fā)生正跳變時，接收D的值。LinSw14in1輸入信號，其值為左移位的移入信號。Loutout1輸出信號，其值為左移位的移出信號。RinSw13in1輸入信號，其值為右移位的移入信號。Routout1輸出信號，其值為右移位的移出信號。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、通過輸入數(shù)據(jù)先進(jìn)行計算，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證REG8X。⑴、將清零信號Resetn(sw17)設(shè)為0,將輸入信號D(sw7~sw0)設(shè)為10101010，觀察輸出信號Q(Iedr7~ledr0)和Qb(Iedg7~ledg0),觀察并記錄輸出。(2)、將清零信號Resetn(sw17)設(shè)為1,在時鐘信號處輸入一個上升沿(按下key0),觀察并記錄輸出。⑶、將輸入信號D(sw7~sw0)設(shè)為01010101，觀察并記錄輸出。、在時鐘信號處輸入一個上升沿(按下key0)，觀察并記錄輸出。、自行完善設(shè)計表格，觀察并記錄測試輸出。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表清零信號Reset使能信號Enable輸入信號D(二進(jìn)制)時鐘信號Clock輸出信號Q(二進(jìn)制)輸出信號Qb(二進(jìn)制)0010101010100000000000000001010101010上升沿10101010101010101110101010上升沿10101010010101011101010101101010101000000001101010101上升沿01010101101010101010101010上升沿10101010101010100010101010上升沿00000000111111111011110000上升沿11110000111100001111110000上升沿11110000000011111111100000上升沿11100000000111112、通過輸入數(shù)據(jù)先進(jìn)行計算，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證REGSHIFT8。、測試清零信號Resetn、測試移位功能、測試寄存功能、自行設(shè)計表格觀察并記錄測試輸出。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表複式信號清霍信號Reset諭沢信號。H二進(jìn)移人信號Lin移人信號Rin時鐘信號Clack輸出信號Qb(二進(jìn)制)001'000001100：0；上升沿100000110011'00G0Q1101-:O上升沿bobOLLOQ101'000001id:o-1上升沿00000011111bowno11上升沿01000001100:1上升沿Boooono101!00G0Q1101-:O上升沿000001100110010011(5-0-'1上升沿01001100-101ooiooiio1;Q上升沿00010011101OOLOOllO1工?1boooaooo1100100110Q上升沿boioono三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備：1、PC機(jī)2、Quartusll9.03、DE2-704、顯示器四、實(shí)驗(yàn)步驟1、編寫VERILOG代碼2、功能仿真進(jìn)行分析與綜合，排除語法上的錯誤建立波形仿真文件，輸入激勵生成功能仿真網(wǎng)表進(jìn)行功能仿真，觀察輸出結(jié)果3、選擇器件DE2_115開發(fā)板的使用者請選擇CYCLONEIV4CE1154、綁定管腳5、下載驗(yàn)證DE2_115開發(fā)板的下載:使用USB-Blaster進(jìn)行下載代碼如下：1、帶使能控制和異步清零的8位寄存器modulelab1_Preg#(parameterWEISHU=8)(inputrL,inputclk,inputcclr,inputcontrol,input[WEISHU-1:0]d,output[WEISHU-1:0]dout);wire[WEISHU-1:0]w_0;wire[WEISHU-1:0]w_1;wire[WEISHU-1:0]w_2;wirew_3;reg[WEISHU-1:0]w_dff;assignw_2=w_0|w_1;assigndout=(control)?(w_dff):{(WEISHU-1){1'bz}};always@(posedgeclkornegedgecclr)beginif(!cclr)w_dff<=0;elsew_dff<=w_2;endassignw_0=d&{(WEISHU-1){rL}};assignw_1={(WEISHU-1){w_3}}&w_dff;assignw_3=~rL;endmodule2、有左、右移位功能的8位寄存器modulejicunqi(reset,clk,mode,d,q,lin,lout,rin,rout);inputreset;inputclk;input[1:0]mode;input[7:0]d;inputlin;inputrin;output[7:0]q;outputlout;outputrout;wire[1:0]mode;reg[2:0]countl=3'b000;reg[2:0]countr=3'b000;reg[7:0]q,lout,rout;always@(posedgeclkornegedgereset)beginif(!reset)q<=0;elsebegincase(mode)2'b01:if(lin)beginif(countl>3'b111)countl=3'b111;countl=countl+3'b001;q=d<<countl;lout<=q[7];end2'b10:if(rin)beginif(countr>3'b111)countr=3'b111;countr=countr+3'b001;q=d>>countr;rout<=q[7];enddefault:q<=d;endcaseendendendmodule引腳分配如下：1、帶使能控制和異步清零的8位寄存器set_location_assignmentPIN_Y23-tocclrset_location_assignmentPIN_M23-toclkset_location_assignmentPIN_Y24-tocontrolset_location_assignmentPIN_AB26-tod[7]set_location_assignmentPIN_AD26-tod[6]set_location_assignmentPIN_AC26-tod[5]set_location_assignmentPIN_AB27-tod[4]set_location_assignmentPIN_AD27-tod[3]set_location_assignmentPIN_AC27-tod[2]set_location_assignmentPIN_AC28-tod[1]set_location_assignmentPIN_AB28-tod[0]set_location_assignmentPIN_H19-todout[7]set_location_assignmentPIN_J19-todout[6]set_location_assignmentPIN_E18-todout[5]set_location_assignmentPIN_F18-todout[4]set_location_assignmentPIN_F21-todout[3]set_location_assignmentPIN_E19-todout[2]set_location_assignmentPIN_F19-todout[1]set_location_assignmentPIN_G19-todout[0]set_location_assignmentPIN_G21-toqb[7]set_location_assignmentPIN_G22-toqb[6]set_location_assignmentPIN_G20-toqb[5]set_location_assignmentPIN_H21-toqb[4]set_location_assignmentPIN_E24-toqb[3]set_location_assignmentPIN_E25-toqb[2]set_location_assignmentPIN_E22-toqb[1]set_location_assignmentPIN_E21-toqb[0]set_location_assignmentPIN_AA22-torL2、有左、右移位功能的8位寄存器set_location_assignmentPIN_M23-toclkset_location_assignmentPIN_AB26-tod[7]set_location_assignmentPIN_AD26-tod[6]set_location_assignmentPIN_AC26-tod[5]set_location_assignmentPIN_AB27-tod[4]set_location_assignmentPIN_AD27-tod[3]set_location_assignmentPIN_AC27-tod[2]set_location_assignmentPIN_AC28-tod[1]set_location_assignmentPIN_AB28-tod[0]set_location_assignmentPIN_AA23-tolinset_location_assignmentPIN_Y24-tomode[1]set_location_assignmentPIN_AA22-tomode[0]set_location_assignmentPIN_AA24-torinset_location_assignmentPIN_Y23-toresetset_location_assignmentPIN_H19-tolout[7]set_location_assignmentPIN_J19-tolout[6]set_location_assignmentPIN_E18-tolout[5]set_location_assignmentPIN_F18-tolout[4]set_location_assignmentPIN_F21-tolout[3]set_location_assignmentPIN_E19-tolout[2]set_location_assignmentPIN_F19-tolout[1]set_location_assignmentPIN_G19-tolout[0]set_location_assignmentPIN_G21-torout[7]set_location_assignmentPIN_G22-torout[6]set_location_assignmentPIN_G20-torout[5]set_location_assignmentPIN_H21-torout[4]set_location_assignmentPIN_E24-torout[3]set_location_assignmentPIN_E25-torout[2]set_location_assignmentPIN_E22-torout[1]set_location_assignmentPIN_E21-torout[0]set_location_assignmentPIN_J17-toq[0]set_location_assignmentPIN_G17-toq[1]set_location_assignmentPIN_J15-toq[2]set_location_assignmentPIN_H16-toq[3]set_location_assignmentPIN_J16-toq[4]set_location_assignmentPIN_H17-toq[5]set_location_assignmentPIN_F15-toq[6]set_location_assignmentPIN_G15-toq[7]五、實(shí)驗(yàn)心得從數(shù)字電路到計算機(jī)組成原理，做了這么多次實(shí)驗(yàn)，我覺得實(shí)驗(yàn)過程中最重要的就是細(xì)心。按部就班，平心靜氣地按照要求來做一般不會有什么大問題，但一旦急躁就很容易出錯。還有一方面，千萬不要為了貪一點(diǎn)小方便就投機(jī)取巧。對基本原理的掌握是順利做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，在做第二個實(shí)驗(yàn)的時候，因?yàn)榇a設(shè)計問題，導(dǎo)致在進(jìn)行移位的時候出現(xiàn)時鐘信號一次，移位只能移一次的情況，所以在代碼設(shè)計階段，我們還是應(yīng)該考慮全面，形成完整的邏輯思考結(jié)構(gòu)，完成更加全面的功能。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論帶使能控制和異步清零的8位寄存器，清零信號為高電平，并且使能信號cl也為高電平時，寄存器在時鐘信號clk的上升沿出輸出。有左右移位功能的8位寄存器