相联存储器的设计..doc

沈阳航空航天大学 课 程 设 计 报 告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：相联存储器的设计 院（系）：计算机学院 专 业：计算机科学与技术 班 级： 学 号： 姓 名：木代佳人，日月同辉 指导教师：杨 华 完成日期：2010年1月15日  目 录 第1章 总体设计方案 2 1.1 设计原理 2 1.2 设计思路 3 1.3 设计环境 4 第2章 详细设计方案 5 2.1 顶层方案图的设计与实现 5 2.1.1创建顶层图形设计文件 5 2.1.2器件的选择与引脚锁定 5 2.1.3编译、综合、适配 6 2.2 功能模块的设计与实现 6 2.2.1 输入寄存器的实现 7 2.2.2存储体的设计与实现 8 2.2.3 比较寄存器的实现 10 2.2.4查找结果寄存器的实现 12 2.3 仿真调试 14 第3章 编程下载与硬件测试 15 3.1 编程下载 15 3.2 硬件测试及结果分析 15 参考文献 17 附 录（电路原理图） 18 第1章 总体设计方案 1.1 设计原理 相联存储器ontent Addressed Memory)，它是　　　　 1.2 设计思路 根据相联存储器的原理特点，即按照内容寻址，因此可以将相联存储器分为以下几个部分：输入寄存器，译码选择电路，存储体，比较寄存器，查找结果寄存器。 输入寄存器：用来存放检索字，字的位数和相联存储器的存储单元位数相等。 译码选择电路：用3－8译码器进行译码电路选择，如当置输入端B2B1B0为“000”，时钟脉冲信号为高电位时，可以向存储体第一个单元地址输入八位二进制的字信息；同时其他的存储单元的信息被屏蔽掉。 存储体：由高速半导体存储器构成，以求快速存取。比较：检索和从存储体中读出的所有单元内容的相应位进行比较，如果有某个存储单元和检索项，就把符合寄存器的相应位置“1”，表示该字?；否则置“0”，表示不匹配。 查找结果寄存器：用来存放按检索项检索存储体中与之符合的单元地址，其位数等于相联存储器的存储单元位数，每一位对应一个存储单元，位的序数即为相联存储器的单元地址。?　　.3 设计环境 ·硬件环境：伟福COP2000型计算机组成原理实验仪、XCV200实验板、微机。 ·EDA环境：Xilinx foundation f3.1设计软件、COP2000仿真软件。 图1.2 Xilinx foundation f3.1设计平台 图 1.3 COP2000计算机组成原理集成调试软件 第2章 详细设计方案 2.1 顶层方案图的设计与实现 该设计方案以原理图输入方式设计出顶层方案图，以此实现相联存储器相关的逻辑功能，在XCV200可编程逻辑芯片上实现电路。在Xilinx foundation f3.1开发环境上设计好电路图，把输入/输出信号分别定位到XCV200芯片指定的引脚上，完成芯片的引脚的锁定。 2.1.1创建顶层图形设计文件 根据相联存储器的相关功能，顶层图形文件由以下器件组成：十个寄存器（FD8CE），一个3：8译码器（D3-8E）、八个CR比较器（COMP8）、二十个输入端口和八个输出端口封装而成的一个完整的设计实体。该方案在Xilinx foundation f3.1软件环境下进行软件的设计，实现顶层图形文件。 2.1.2器件的选择与引脚锁定 （1）器件的选择 由于所提供的硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，因此采用的目标芯片为Xlinx XCV200可编程逻辑芯片。 （2）引脚锁定 根据引脚分配表，把顶层图形文件中的输入/输出信号依次安排到Xlinx XCV200芯片指定的引脚上，实现芯片的引脚锁定，各信号及Xlinx XCV200芯片引脚对应关系如表2.1所示。 相联存储器内部信号 XCV200芯片引脚 IBUS0 P103 IBUS1 P102 IBUS2 P101 IBUS3 P100 IBUS4 P97 IBUS5 P96 IBUS6 P95 IBUS7 P94 B0 P73 B1 P72 B2 P71 AMBUS0 P87 AMBUS1 P86 AMBUS2 P85 AMBUS3 P84 AMBUS4 P82 AMBUS5 P81 AMBUS6 P80 AMBUS7 P79 CLK P213 OBUS0 P110 OBUS1 P111 OBUS2 P203 OBUS3 P185 OBUS4 P184 OBUS5 P178 0BUS6 P152 OBUS7 P147 表2.1 信号和芯片