074-王楠-计组实验五Cache控制器设计实验 .pdfVIP

延安大学计算机学院实验报告专用纸

学号1110218014074姓名王楠班级计科18课程名称计算机组成原理

实验项目名称Cache控制器设计实验任课教师指导教师

实验组别第组同组者

教师评语及成绩：

实验成绩：教师签字：

（请按照实验报告的有关要求书写，一般必须包括：1、实验目的；2、实验内容；3、实验步骤与方法；4、

实验数据与程序清单；5、出现的问题及解决方法；6、实验结果、结果分析与体会等内容。）

【1】实验目的

（1）掌握Cache控制器的原理及其设计方法。

（2）熟悉CPLD应用设计及EDA软件的使用。

【2】实验原理

1、采用直接映像方式的cache控制器

图1直接映像方式

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2、采用CPU首先访问Cache，若在Cache中找不到目标地址，则从MEM单元中读入到Cache。

图2Cache系统框图

3、按区号、块号、块内地址访问目标地址，系统默认存储每个块的首地址，若同时访问同一

块中的其他地址，将出现新访问的地址覆盖与之在同一块的另一块号。

【3】实验步骤

(1)使用QuartusII软件编辑实现相应的逻辑并进行编译，直到编译通过，Cache控制

器在EPM1270芯片中对应的引脚如图2-2-5所示，框外文字表示IO号,框内文字表示该引脚

的含义(本实验例程见‘安装路径安装路径安装路径’工程)

(2)关闭实验系统电源，按图2-2-6连接实验电路，并检查无误，图中将用户需要连接的信号

用圆圈标明

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(3)打开实验系统电源，将生成的POF文件下载到EMP1270中去，CPLD单元介绍见实验1.2。

(4)将时序与操作台单元的开关KK3置为‘运行’档，CLR信号由CON单元的CLR模拟给出，

按动CON单元的CLR按钮，清空区表。

(5)预先往主存写入数据:联机软件提供了机器程序下载功能，以代替手动读写主存，机器程

序以指定的格式写入到以TXT为后缀的文件中，机器指令的格式如下:

如$P1F11,表示机器指令的地址为1FH,指令值为11H，本次实验只初始化00-0FH共16

个单元，初始数据如下，程序中分号‘;为注释符，分号后面的内容在下载时将被忽略掉。

用联机软件的“[转储]-[装载]”功能将该格式(*.TXT)文件装载入实验系统。装入

过程中，在软件的输出区的‘结果’栏会显示装载信息，如当前正在装载的是机器指令还是

微指令，还剩多少条指令等。

(6)联机软件在启动时会读取所有机器指令和微指令，在指令区显示，软件启动后，也可以.

选择菜单命令“[转储]-[刷新指令区]”读取下位机指令，并在指令区显示。点击指令

区的‘主存’TAB按钮，两列数据中显示了主存的所有数据，第--列为主存地址，第二列

为该地址中的数据。对上面文件检查机器程序是否正确，如果不正确，则说明写入操作失败，

应重新写入，可以通过联机软件单独修改某个单元的指令，单击需修改单元的数据，此时该

单元变为编.辑框，输入2位数据并回车，编辑框消失，写入数据以红色显示。

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(7)CPU访问主存地址由CON单元的SD17...SD10模拟给出，如0000001CPU访问主存的

读信号由CON单元的K7模拟给出，置K7为低，可以观察到CPLD单元上的L8指示灯亮，L0...L7

指示灯灭，表示Cache失效。此时按动KK按钮四次，注意CPU内总线上指示灯的变化情况，

地址会依次加-一，