在计算机组成原理的学习过程中,通过亲手设计与实现一个简单CPU及其模型机是一项极为重要的实验活动。该实验的目的是让学生深刻理解CPU的组成原理,以及如何基于单元电路构建一个功能完整的简单计算机模型。在这一过程中,学生将接触并掌握微程序控制技术,深入研究硬件连接的方式,以及进行必要的编程和调试。 实验的核心内容包括设计与实现五条基本的机器指令。这五条指令分别是:输入(IN)、加法(ADD)、输出(OUT)、无条件跳转(JMP)和停机(HLT)。通过这些指令,CPU能够执行数据输入、数据处理、结果输出以及程序跳转和停止等基本操作。为此,实验中会增设程序计数器(PC)、地址寄存器(AR)和主存储器(MEM)三个关键部件。同时,微程序控制单元的微指令也需要进行相应的调整,以适应新增指令的控制需求。 实验过程中,学生需要设计微指令格式表和微程序流程图,这两者都是管理和控制指令执行流程的重要工具。例如,设计的微指令格式表会详细说明微指令的各个控制位,而微程序流程图则展示了指令执行的顺序和逻辑。 此外,实验还包括了编写机器程序的环节。一个简单示例程序的实现是这样的:将数据接收至寄存器R0,执行自加操作,并通过输出指令将结果展示出来。编写这样的程序不仅要求学生对机器指令有充分的了解,而且还要求他们能够将这些指令转化成二进制代码,并且理解每一条指令执行时硬件的相应变化。 在实际操作层面,实验包含了详细的线路连接图和操作步骤。通过操作开关和按钮,学生可以手动写入微程序和机器程序,并进行校验。手动编程需要按照一定的步骤将微指令和机器指令代码写入到指定的内存地址中。校验步骤则用来确保写入的程序和指令无误,能够正常工作。 通过这个实验,学生可以亲身体验和掌握计算机体系结构的基本设计原理和硬件连接方法,以及了解微程序控制的工作机制。学生通过编程和调试,将理论知识与实践紧密结合,加深对计算机工作原理的理解。这一过程不仅锻炼了学生的动手能力,也培养了他们解决实际问题的能力,为将来的计算机科学与技术研究打下坚实的基础。
2025-06-20 13:59:16 3.89MB 计算机体系结构 微程序控制 CPU设计
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计算机组成原理设计与实现 计算机组成原理是一门核心的专业基础课程,涉及到计算机科学技术的多个方面。这门课程的设计与实现对学生的计算机知识有着深远的影响。本文将从计算机组成原理的角度出发,设计和实现一个基本模型计算机系统,通过FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件来设计和仿真CPU的各个组成部分,并在GW48 C+平台上实现硬件仿真。 一、计算机组成原理概述 计算机组成原理是计算机科学技术的核心课程之一,它涉及到计算机的组成结构、原理、接口、存储器、输入/输出系统、中央处理器、指令系统、微程序控制等多个方面。计算机组成原理的设计与实现对学生的计算机知识有着深远的影响,它能够帮助学生更好地理解计算机的原理和结构,从而提高学生的计算机设计和开发能力。 二、基本模型计算机设计与实现 本文的设计目标是设计和实现一个基本模型计算机系统,包括CPU的设计和实现、指令系统的设计和实现、总线结构的设计和实现等。通过FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件,我们可以设计和仿真CPU的各个组成部分,并在GW48 C+平台上实现硬件仿真。 2.1 CPU设计与实现 CPU是计算机的核心组成部分,它负责执行指令、控制数据流和存储器访问等。我们的设计目标是设计一个可以执行基本指令的CPU,包括加法、减法、乘法、除法等基本运算。我们使用FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件来设计和仿真CPU的各个组成部分,包括控制单元、算术逻辑单元、寄存器堆等。 2.2 指令系统设计与实现 指令系统是计算机的另一个核心组成部分,它定义了计算机可以执行的指令集。我们的设计目标是设计一个可以执行基本指令的指令系统,包括加载、存储、跳转等基本指令。我们使用FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件来设计和仿真指令系统的各个组成部分,包括指令译码器、指令寄存器、控制信号等。 2.3 总线结构设计与实现 总线结构是计算机组成原理的另一个核心组成部分,它定义了计算机的数据传输方式。我们的设计目标是设计一个可以实现数据传输的总线结构,包括数据总线、地址总线、控制总线等。我们使用FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件来设计和仿真总线结构的各个组成部分,包括数据寄存器、地址寄存器、控制信号等。 三、FPGA技术在计算机组成原理设计中的应用 FPGA技术是计算机组成原理设计中的一个重要技术,它可以实现快速原型设计和验证。FPGA技术可以将设计的电路下载到FPGA芯片中,实现硬件仿真,从而加速设计和验证过程。在本文中,我们使用FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件来设计和仿真CPU的各个组成部分,并在GW48 C+平台上实现硬件仿真。 四、结论 本文设计和实现了一个基本模型计算机系统,包括CPU的设计和实现、指令系统的设计和实现、总线结构的设计和实现等。通过FPGA技术和Quartus-Ⅱ软件,我们可以设计和仿真CPU的各个组成部分,并在GW48 C+平台上实现硬件仿真。该设计可以帮助学生更好地理解计算机的原理和结构,从而提高学生的计算机设计和开发能力。
2025-06-20 13:45:50 675KB
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内容概要:VITA 68.3-2024-VDSTU标准定义了适用于OpenVPX信号完整性合规性的参考模型方法,主要针对超过10.3125 Gbaud的传输速率。该标准提供了OpenVPX插件模块和背板的S参数参考模型,用于创建端到端的OpenVPX参考通道,结合VPX连接器和设备的S参数模型进行仿真。标准的合规性基于对端到端通道仿真结果与相应协议标准要求的对比。VITA 68.3最初作为试验性草案标准发布,旨在经过36个月的试用期后提交给美国国家标准学会批准为国家标准。该标准完全自愿使用,并可能在任何时候修订或撤回。 适用人群:从事高速信号完整性和OpenVPX系统设计的工程师和技术人员。 使用场景及目标:①确保OpenVPX插件模块和背板在高传输速率下的信号完整性;②为系统集成商提供一种验证端到端通道性能的方法;③支持PCIe 4.0和25GBASE-KR/100GBASE-KR4等高级协议的合规性测试。 其他说明:该标准目前处于试验性草案阶段,建议用户密切关注标准的更新和修订。标准的实施需要使用S参数模型进行仿真,并与相应的协议标准要求进行比对。此外,标准的使用完全自愿,制造商可以选择是否遵循该标准进行产品设计和验证。
2025-05-25 09:32:57 615KB OpenVPX 信号完整性 高速通信
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SurfDock 来源于中国科学院上海药物所的郑明月为通讯作者的文章:《SurfDock is a Surface-Informed Diffusion Generative Model for Reliable and Accurate Protein-ligand Complex Prediction》于2024 年 11 月 27 日正式发表在 《Nature Methods》上。在文章中,SurfDock 在多个基准测试中展现了卓越的表现,包括 PDBbind 2020 时间分割集、Astex Diverse 集和 PoseBusters 基准集。在模型中,SurfDock 将多模态蛋白质信息(包括表面特征、残基结构和预训练的序列级特征)整合成一个一致的表面节点级表示,这一能力对实现高对接成功率和改善构象合理性起到了重要作用。SurfDock 的另一个特点是其可选的弛豫(构象优化),旨在进行蛋白质固定配体优化,从而显著提高其准确性。 我们的测评结果显示,生成的小分子构象还是比较合理的,同时生成的结合模式与晶体非常接近。
2025-05-21 16:03:15 24.79MB 分子对接 深度学习 扩散模型 药物设计
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内容概要:本文介绍了利用Python构建一个动态计算一般均衡(CGE)模型的方法,涵盖从数据预处理到模型求解再到结果可视化的全过程,适用于宏观经济政策、贸易政策以及环境经济分析。该模型采用了柯布-道格拉斯生产函数及简化的供需关系,并结合了pandas、numpy、matplotlib、scipy等科学计算库和tkinter进行用户接口的设计,便于用户导入数据文件并查看最终模型运行成果。 适合人群:对经济学有兴趣的程序员、经济政策分析师、研究生及以上学历的研究人员。 使用场景及目标:该动态CGE模型主要用于研究不同的政策措施对于经济发展的潜在影响,通过调整相关参数和输入特定条件下的数据集,可以帮助决策者更好地理解政策效果。 其他说明:文中不仅详尽讲解了每一部分的功能与编码细节,还讨论了可能遇到的问题及未来的改善路径,比如提高模型准确性与效率等。此外,提醒使用者注意数据质量和计算效率间的关系,以确保最佳的分析性能。
2025-04-24 17:52:18 31KB Python CGE模型 GUI设计 数据分析
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【哈尔滨工程大学】模型机设计项目工程及实验报告,完成16条指令
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模型 【作品名称】:基于FPGA的8位模型计算机设计与仿真【课程设计】 【适用人群】:适用于希望学习不同技术领域的小白或进阶学习者。可作为毕设项目、课程设计、大作业、工程实训或初期项目立项。 【项目介绍】:本设计将自顶向下地对8位模型计算机设计,完成系统设计、功能模块和仿真、系统顶层设计与仿真,加深了对"数字逻辑与数字系统"知识的理解,强化了理论知识,掌握了的实践和应用。 在QuartusⅡ环境下,采用VHDL语言构建算术逻辑运算单元、累加器、控制器、地址寄存器、程序计数器、数据寄存器、存储器、节拍发生器、时钟信号源、指令寄存器、指令译码器功能模块,以及模型计算机系统。在ModelSim仿真环境下,完成功能模块,以及模型系统仿真。
2024-12-13 20:42:47 9.09MB fpga开发
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内容概述:杭电计算机组成原理实验十一,基于FPGA的芯片设计,RISC-V模型机设计(R型、I型、U型基本运算指令、访存指令、转移指令,共37条),连接运算器、存储器、寄存器堆、控制器,包含源代码、仿真代码、管脚配置 开发环境:vivado2018,vivado2022也兼容vivado2018 适合人群:有数字电路基础,正在学习计算机组成原理课程的大学学生,有一定的vivado软件的使用经验
2024-06-19 00:01:56 27.5MB fpga开发 risc-v
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基于模型的设计,使用Matlab 2016和TMS320F28335
2024-03-24 12:49:52 428KB DSP
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基于PSIM的光伏矩阵MPPT通用模型的设计与应用.doc
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