Рассмотрены технологии проектирования цифровых устройств с использованием программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и организация подсистемы памяти конвейерных электронных вычислительных машин. <...> Даны указания по проектированию на основе ПЛИС Xilinx Spartan3, использованию САПР Xilinx ISE 9.1, а также аппаратных отладочных средств. <...> Приведены приемы программирования вычислений, позволяющие эффективно использовать подсистему памяти современных ЭВМ. <...> ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ПЛИС Цель работы – закрепление на практике теоретических сведений, полученных при изучении методики проектирования цифровых устройств на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), получение необходимых навыков работы с системой автоматизированного проектирования (САПР) ISE WebPack 9.1 устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx, изучение аппаратных и программных средств моделирования, макетирования и отладки устройств на основе ПЛИС. <...> Для выполнения работы студенту необходимо ознакомиться с архитектурой ПЛИС FPGA Spartan 3 производства фирмы Xilinx, изучить методику проектирования устройств на основе ПЛИС с использованием САПР ISE WebPack 9.1, спроектировать и реализовать с помощью отладочного набора XC3S200 (или набора Nexys2 на основе ПЛИС XC3E-500) устройство управления счетом и индикацией состояния 16-разрядного счетчика. <...> Отладку устройства выполняют с помощью набора XC3S200 (или набора Nexys2 на основе ПЛИС XC3E-500), который содержит матрицу семисегментных индикаторов и кнопки, необходимые для управления разрабатываемым устройством. <...> Состав устройства и назначение используемых ресурсов отладочных наборов показаны на рис. <...> Отладочный набор XC3S200 для реализации схемы управления счетом и индикацией состояния 16-разрядного счетчика В устройстве применен синхронный 16-разрядный счетчик с асинхронным сбросом. <...> Для управления счетом и сбросом используются две кнопки, входящие в состав отладочного набора (линии RESET и COUNT) <...>
Организация_ЭВМ.pdf
УДК 681.3
ББК 32.973
П58
Рецензенты О.М. Брехов, С.С. Камолов
Попов А.Ю.
П58
Организация ЭВМ : метод. указания к выполнению лабораторных
работ по курсу «Организация ЭВМ» / А.Ю. Попов. –
М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. – 48 с. : ил.
Рассмотрены технологии проектирования цифровых устройств
с использованием программируемых логических интегральных схем
(ПЛИС) и организация подсистемы памяти конвейерных электронных
вычислительных машин. Даны указания по проектированию на
основе ПЛИС Xilinx Spartan3, использованию САПР Xilinx ISE 9.1, а
также аппаратных отладочных средств. Приведены приемы программирования
вычислений, позволяющие эффективно использовать
подсистему памяти современных ЭВМ. Указан порядок выполнения
лабораторных работ, даны примеры индивидуальных заданий и контрольные
вопросы, требования к содержанию отчетов.
Для студентов 4-го курса специальности «Вычислительные машины,
комплексы, системы и сети».
УДК 681.3
ББК 32.973
Учебное издание
Попов Алексей Юрьевич
Организация ЭВМ
Компьютерная верстка А.Ю. Ураловой
Редактор С.А. Серебрякова
Корректор Р.В. Царева
Подписано в печать 25.11.2010. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 2,79. Тираж 100 экз. Изд. № 144. Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Работа № 1. Проектирование цифровых устройств
на основе ПЛИС ................................................................... 3
Описание проектируемого устройства ................................................ 3
Разработка схемы подавления дребезга .............................................. 5
Разработка схемы управления семисегментными индикаторами ......... 10
Разработка и отладка основного модуля проекта ............................... 13
Контрольные вопросы ........................................................................... 15
Литература ............................................................................................. 16
Интернет-источники ............................................................................. 16
Работа № 2. Проектирование устройств управления
на основе ПЛИС ..................................................................... 16
Описание разрабатываемого устройства ............................................. 16
Порядок выполнения лабораторной работы ....................................... 18
Примеры индивидуальных заданий ..................................................... 20
Содержание отчета ................................................................................ 22
Контрольные вопросы ........................................................................... 23
Литература ............................................................................................. 24
Интернет-источники ............................................................................. 24
Работа № 3. Организация памяти конвейерных ЭВМ ........................ 24
Порядок выполнения лабораторной работы ....................................... 24
Применение программы PCLAB при исследовании производительности
ЭВМ ...................................................................................... 26
Описание эксперимента «Исследования расслоения динамической
памяти» ................................................................................................... 29
Описание эксперимента «Сравнение эффективности ссылочных и
векторных структур» ............................................................................. 31
Описание эксперимента «Исследование эффективности программной
предвыборки»........................................................................ 35
Описание эксперимента «Исследование способов эффективного
чтения оперативной памяти» ............................................................... 37
Описание эксперимента «Исследование конфликтов в кэшпамяти»
................................................................................................... 40
Описание эксперимента «Сравнение алгоритмов сортировки» ........ 42
Содержание отчета ................................................................................ 47
Контрольные вопросы ........................................................................... 48
Литература ............................................................................................. 48
Интернет-источники ............................................................................. 48
49
Стр.49