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华中科技大学计算机硬件系统设计仿真实验的实验总结,该实验基于仿真软件Logisim与在线实践测评平台Educoder。

HUST-CHSD

华中科技大学计算机硬件系统设计仿真实验的实验总结,该实验基于仿真软件Logisim与在线实践测评平台Educoder。
The simulation experiment of CHSD(Computer Hardware System Design), based on Logisim and Educoder, via HUST(Huazhong University of Science and Technology).

为什么创建这个仓库

这学期有幸当上了之前组原老师的助教,这门课使用的就是华科的实验方案,以前学习这门课的时候,课程没有要求把全部实验做完,也不够时间,于是想趁着这个机会,把整个实验课程完完整整做一遍,同时对实验做一些总结,放在网上,没准对其他同学有用。

资料

计算机硬件系统设计MOOC
计算机硬件组成原理(微课版)谭志虎
Educoder自己动手画CPU《计算机组织与结构实验》
实验相关的软件包在Educoder平台上,请自行获取。

实验列表

计算机数据表示

  • 汉字国标码转区位码实验 [√]
  • 汉字机内码获取实验 [√]
  • 偶校验编码设计 [√]
  • 偶校验编码电路设计 [√]
  • 16位海明编码电路设计 [√]
  • 16位海明解码电路设计 [√]
  • 海明编码流水传输实验 [√]
  • 16位CRC并行编码电路设计
  • CRC编码流水传输设计

运算器设计

  • 8位可控加减法电路设计 [√]
  • CLA182四位先行进位电路设计 [√]
  • 4位快速加法器设计 [√]
  • 16位快速加法器设计 [√]
  • 32位快速加法器设计 [√]
  • 5位无符号阵列乘法器设计
  • 6位有符号补码阵列乘法器
  • 乘法流水线设计
  • 原码一位乘法器设计
  • 补码一位乘法器设计
  • MIPS运算器设计

存储系统设计

  • 汉字字库存储芯片扩展实验 [√]
  • MIPS寄存器文件设计 [√]
  • MIPS RAM设计
  • 全相联cache设计
  • 直接相联cache设计
  • 4路组相连cache设计
  • 2路组相联cache设计

控制器设计

  • 单周期MIPS CPU设计
  • 微程序地址转移逻辑设计
  • MIPS微程序CPU设计
  • 硬布线控制器状态机设计
  • 多周期MIPS硬布线控制器CPU设计(排序程序)

单总线CPU设计

单总线CPU设计(定长指令周期3级时序)(HUST)

  • MIPS指令译码器设计
  • 定长指令周期---时序发生器FSM设计
  • 定长指令周期---时序发生器输出函数设计
  • 硬布线控制器组合逻辑单元
  • 定长指令周期---硬布线控制器设计
  • 定长指令周期---单总线CPU设计

单总线CPU设计(变长指令周期3级时序)(HUST)

  • MIPS指令译码器设计
  • 变长指令周期---时序发生器FSM设计
  • 变长指令周期---时序发生器输出函数设计
  • 硬布线控制器组合逻辑单元
  • 变长指令周期---硬布线控制器设计
  • 变长指令周期---单总线CPU设计

单总线CPU设计(现代时序)(HUST)

  • MIPS指令译码器设计
  • 单总线CPU微程序入口查找逻辑
  • 单总线CPU微程序条件判别测试逻辑
  • 单总线CPU微程序控制器设计
  • 采用微程序的单总线CPU设计
  • 现代时序硬布线控制器状态机设计
  • 现代时序硬布线控制器设计

中断机制实现

MIPS单周期CPU设计(24条指令)(HUST)

  • 单周期CPU(24条指令)
  • 单周期MIPS+单级中断
  • 多级嵌套中断(EPC硬件堆栈保存)
  • 多级嵌套中断(EPC内存堆栈保存)

现代时序中断机制实现(HUST)

  • MIPS指令译码器设计
  • 支持中断的微程序入口查找逻辑
  • 支持中断的微程序条件判别测试逻辑
  • 支持中断的微程序控制器设计
  • 支持中断的微程序单总线CPU设计
  • 支持中断的现代时序硬布线控制器状态机设计
  • 支持中断的现代时序硬布线控制器设计

三级时序中断机制实现(HUST)

  • 支持中断的时序发生器FSM设计
  • 支持中断的时序发生器输出函数设计
  • 中断信号控制器设计
  • 支持中断的硬布线控制器设计
  • 变长指令周期---单总线CPU设计

流水CPU设计

  • 理想流水线设计
  • 气泡流水线设计(EX段分支3624版本)
  • 重定向流水线(EX段分支2298版本)
  • 气泡流水线设计(ID段分支3309版本)
  • 重定向流水线设计(ID段分支2103版本)

日志

日期 完成事项
2021/3/27 完成计算机数据表示实验的1~7