相聯(lián)存儲器的設(shè)計

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1、沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告課程設(shè)計名稱：計算機(jī)組成原理課程設(shè)計課程設(shè)計題目：相聯(lián)存儲器的設(shè)計院（系）：計算機(jī)學(xué)院專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)班級：學(xué)號：姓名：木代佳人，日月同輝指導(dǎo)教師：楊華完成日期：2010年1月15日沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告目錄第1章總體設(shè)計方案21.1設(shè)計原理21.2設(shè)計思路31.3設(shè)計環(huán)境4第2章詳細(xì)設(shè)計方案52.1頂層方案圖的設(shè)計與實現(xiàn)52.1.1創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計文件52.1.2器件的選擇與引腳鎖定52.1.3編譯、綜合、適配62.2功能模塊的設(shè)計與實現(xiàn)62.2.1輸入寄存器的實現(xiàn)72.2.2存儲體的設(shè)計與實現(xiàn)82.2.3比較寄存器的實現(xiàn)102.

2、2.4查找結(jié)果寄存器的實現(xiàn)122.3仿真調(diào)試14第3章編程下載與硬件測試153.1編程下載153.2硬件測試及結(jié)果分析15參考文獻(xiàn)17附錄（電路原理圖）18-18-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第3章編程下載與硬件測試第1章總體設(shè)計方案1.1設(shè)計原理相聯(lián)存儲器(ContentAddressedMemory)，它是一種按內(nèi)容訪問的存儲器，可以根據(jù)數(shù)據(jù)記錄地一部分內(nèi)容查找其它部分的內(nèi)容。在相聯(lián)存儲器中，每個存儲的數(shù)據(jù)記錄都是固定長度的字。存儲字中的每個個位或者字段都可以作為檢索的依據(jù)（關(guān)鍵字）?！　　　∠嗦?lián)存儲器的結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示。它主要實現(xiàn)將輸入寄存器的信息與存儲體的信

3、息作比較，相匹配的置為“1”，不匹配的置為“0”，將結(jié)果送入查找結(jié)果寄存器(SRR)中，并輸出結(jié)果。輸入寄存器...比較寄存器...查找結(jié)果寄存器譯碼選擇電路存儲體……圖1.1相聯(lián)存儲器原理框圖1.2設(shè)計思路-18-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第3章編程下載與硬件測試根據(jù)相聯(lián)存儲器的原理特點，即按照內(nèi)容尋址，因此可以將相聯(lián)存儲器分為以下幾個部分：輸入寄存器，譯碼選擇電路，存儲體，比較寄存器，查找結(jié)果寄存器。輸入寄存器：用來存放檢索字，字的位數(shù)和相聯(lián)存儲器的存儲單元位數(shù)相等。譯碼選擇電路：用3－8譯碼器進(jìn)行譯碼電路選擇，如當(dāng)置輸入端B2B1B0為“000”，時鐘脈沖信號為高

4、電位時，可以向存儲體第一個單元地址輸入八位二進(jìn)制的字信息；同時其他的存儲單元的信息被屏蔽掉。存儲體（AMU）：用于存放待檢索的數(shù)據(jù)，由高速半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成，以求快速存取。比較寄存器（CR）：將檢索的內(nèi)容和從存儲體中讀出的所有單元內(nèi)容的相應(yīng)位進(jìn)行比較，如果有某個存儲單元的信息和檢索項一致，就把符合寄存器的相應(yīng)位置“1”，表示該字匹配?；否則置“0”，表示不匹配。查找結(jié)果寄存器（SRR）：用來存放按檢索項的信息檢索從存儲體中與之符合的單元地址，其位數(shù)等于相聯(lián)存儲器的存儲單元位數(shù)，每一位對應(yīng)一個存儲單元，位的序數(shù)即為相聯(lián)存儲器的單元地址。?　　設(shè)存儲體由8個字構(gòu)成，字長為8位

5、的二進(jìn)制數(shù)。CR為比較寄存器，字長也為8位，存放要比較的兩個數(shù)。首先向輸入寄存器輸入一個八位二進(jìn)制的字，然后通過三八譯碼器選擇電路依次將八個八位二進(jìn)制數(shù)輸入到存儲體中。將輸入到輸入寄存器的字通過比較寄存器分別與存儲體里的八個字檢索比較，若匹配，則輸出信號置1，否則置0。匹配信號通過查找結(jié)果寄存器（SRR）輸出，我們就能找到匹配的那個字。若存儲體八個單元存儲的數(shù)據(jù)分別為00001000、00001001、00010000、00010001、00010010、00010011、00010001，00010000，輸入寄存器中的存儲數(shù)據(jù)是00010001，通過比較器CR進(jìn)行比較

6、之后，可以知道發(fā)現(xiàn)檢索數(shù)據(jù)與存儲體中的第四個單元和第八個單元的內(nèi)容一致，所以結(jié)果查找寄存器SRR中的第四個單元和第八個單元置為“1”，其余的置“0”，則匹配結(jié)果輸出為：01001000。1.3設(shè)計環(huán)境·硬件環(huán)境：-18-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第3章編程下載與硬件測試偉福COP2000型計算機(jī)組成原理實驗儀、XCV200實驗板、微機(jī)?！DA環(huán)境：Xilinxfoundationf3.1設(shè)計軟件、COP2000仿真軟件。圖1.2Xilinxfoundationf3.1設(shè)計平臺圖1.3COP2000計算機(jī)組成原理集成調(diào)試軟件-18-沈陽航空航天大學(xué)課程設(shè)計報告第3章編程

7、下載與硬件測試第2章詳細(xì)設(shè)計方案2.1頂層方案圖的設(shè)計與實現(xiàn)該設(shè)計方案以原理圖輸入方式設(shè)計出頂層方案圖，以此實現(xiàn)相聯(lián)存儲器相關(guān)的邏輯功能，在XCV200可編程邏輯芯片上實現(xiàn)電路。在Xilinxfoundationf3.1開發(fā)環(huán)境上設(shè)計好電路圖，把輸入/輸出信號分別定位到XCV200芯片指定的引腳上，完成芯片的引腳的鎖定。2.1.1創(chuàng)建頂層圖形設(shè)計文件根據(jù)相聯(lián)存儲器的相關(guān)功能，頂層圖形文件由以下器件組成：十個寄存器（FD8CE），一個3：8譯碼器（D3-8E）、八個CR比較器（COMP8）、二十個輸入端口和八個輸出端口封裝而成的