杭电计组实验5-存储器设计实验

1、杭州电子科技大学计算机学院实验报告实验项目： 课程名称：计算机组成原理与系统结构设计姓名： 学号： 同组姓名： 学号： 实验位置（机号）： 实验日期： 指导教师： 实验内容（算法、程序、步骤和方法）1、 实验目的（1） 掌握灵活应用Verilog HDL进行各种描述与建模的技巧和方法。（2） 学习在ISE中设计生成M恶魔人员IP核的方法。（3）学习存储器的结构及读写原理，掌握存储器的设计方法。2、 实验仪器 ISE工具软件三、步骤、方法（1）在ISE的工程目录里生成一个扩展名为Test_Mem.coe。该文件是用于Memory IP核的初始化文件。文件包括两行，memory_initializ

2、ation_radix=16;memory_initialization_vector=,00010fff,FFFF0000,0000FFFF,aaaaaaaa,bbbbbbbb;（2） 启动ISE工具软件，选择File-New Project,输入工程名shiyan5，默认选择后，点击Next按钮，确认工程信息后点击Finish按钮，创建一个完整的工程（3） 在工程管理区的任意位置右击，选择New Source命令。弹出New Source Wizard对话框，选择IP（CORE Generator&Architecture Wizard）,并输入存储器IP核的名称RAM_B，点击Next按

3、钮进入下一步，在IP核选择界面，选择Memories&Storage Elements下的Block Memory Generator选项，单击next按钮，点击Finish进入参数设置。（4） Memory IP参数设置。在第1页选择默认接口：Native.第2页选择Memory Type为Single Port RAM.第三页修改Write Width为32，Write Depth为64.选择Always Enabled。第4页选中Load Init File，选择第一步生成的COE文档。第5页和第6页默认无需修改。单击Generate按钮，系统将在工程管理区生成一个RAM_B存储器模块：

4、RAM_B(RAM_B.xco)。之后在过程管理区会出现核生成器菜单。（5） 调用RAM_B模块：双击过程管理区的View HDL Instruction Template,右侧代码区出现RAM_B的调用模板。（6） 在工程管理区的任意位置右击，选择New Source命令。弹出New Source Wizard对话框，选择Verilog Module,并输入Verilog文件名ram，点击Next按钮进入下一步，点击Finish完成创建。将RAM_B的调用模板粘贴过来。并对ram进行仿真。（7） 在工程管理区的任意位置右击，选择New Source命令。弹出New Source Wizard

5、对话框，选择Verilog Module,并输入Verilog文件名jicunqidui，点击Next按钮进入下一步，点击Finish完成创建。利用实验四对这个进行编码。（8）在工程管理区的任意位置右击，选择New Source命令。弹出New Source Wizard对话框，选择Verilog Module,并输入Verilog文件名jicunchu，点击Next按钮进入下一步，点击Finish完成创建。编辑程序源代码，对jicunqidui和ram进行调用，然后编译。并进行运行，观察是否正确。（9）在工程管理区将View类型设置成Simulation，在任意位置右击，选择New Sour

6、ce命令，选择Verilog Test Fixture选项。点击Next，点击Finish，完成。编写仿真代码，观察仿真波形，如果验证逻辑有误，则修改代码，重新编译，仿真，直至正确。（10）由于实验五并未链接实验板，所以后面的链接实验板的步骤此处没有。操作过程及结果一，操作过程实验过程和描述：Module jicunchu(R_Addr_A,R_Addr_B,Clk,W_Addr,W_Data,R_Data_A,R_Data_B,Reset,Write_reg ,wea,addr,douta );input Clk;input Reset;input 4:0R_Addr_A; input 4:

7、0R_Addr_B;input 4:0W_Addr;output 31:0R_Data_A;output 31:0R_Data_B;input 31:0W_Data;input wire Write_reg;input wire wea;input 7:2addr;output 31:0douta;jicunqidui FA0( .R_Addr_A(R_Addr_A), .R_Addr_B(R_Addr_B), .Clk(Clk), .W_Addr(W_Addr), .W_Data(W_Data), .Reset(Reset), .R_Data_A(R_Data_A), .R_Data_B(R

8、_Data_B), .Write_reg(Write_reg);ram FA1( .wea(wea), .addr(addr7:2), .dina(R_Data_A), .douta(douta), .clk(Clk);endmodulemodule jicunqidui(R_Addr_A,R_Addr_B,Clk,W_Addr,W_Data,R_Data_A,R_Data_B,Reset,Write_reg);input Clk,Reset;input wire Write_reg;input wire4:0R_Addr_A;input wire4:0W_Addr;input wire4:0

9、R_Addr_B;input wire32:0W_Data;reg 31:0REG_Files31:0;output wire0:31R_Data_A;output wire0:31R_Data_B;integer i=0;always(posedge Clk or posedge Reset)begin if(Reset) begin for(i=0;i=31;i=i+1) REG_Filesi=32b0; endelse begin if(Write_reg) REG_FilesW_Addr=W_Data; endend assign R_Data_A=REG_FilesR_Addr_A;

10、 assign R_Data_B=REG_FilesR_Addr_B;endmodulemodule ram(clk,wea,addr,dina,douta);input clk;input 0:0wea;input 7:2addr;input 31:0dina;output 31:0douta;RAM_B your_instance_name ( .clka(clk), / input clka .wea(wea), / input 0 : 0 wea .addra(addr7:2), / input 5 : 0 addra .dina(dina), / input 31 : 0 dina

11、.douta(douta) / output 31 : 0 douta);endmodule仿真代码Jicunchu的仿真module text2;/ Inputsreg 4:0 R_Addr_A;reg 4:0 R_Addr_B;reg Clk;reg 4:0 W_Addr;reg 31:0 W_Data;reg Reset;reg Write_reg;reg wea;reg 7:2 addr;/ Outputswire 31:0 R_Data_A;wire 31:0 R_Data_B;wire 31:0 douta;/ Instantiate the Unit Under Test (UU

12、T)jicunchu uut (.R_Addr_A(R_Addr_A), .R_Addr_B(R_Addr_B), .Clk(Clk), .W_Addr(W_Addr), .W_Data(W_Data), .R_Data_A(R_Data_A), .R_Data_B(R_Data_B), .Reset(Reset), .Write_reg(Write_reg), .wea(wea), .addr(addr7:2), .douta(douta);initial begin/ Initialize InputsR_Addr_A = 0;R_Addr_B = 0;Clk = 0;W_Addr = 0

13、;W_Data = 0;Reset = 1;Write_reg = 0;wea = 0;addr = 0;/ Wait 100 ns for global reset to finish / Add stimulus here #100;Reset = 0;Clk = 0;#100;W_Addr =5b11011;W_Data = 32b ;Write_reg = 1;Clk=0;#50;Clk=1;#100;R_Addr_A = 5b11011;R_Addr_B = 0;Clk = 0;Write_reg = 0;#100;R_Addr_A = 5b11011;Write_reg=0;Clk

14、 = 0;W_Addr = 0;W_Data = 0;#10; Clk=0;wea = 1;addr =8b;#10;Clk=1;#100;wea = 0;addr =8b;#100;Clk=0;#10;Clk=1;end EndmoduleRAM的仿真module text3;/ Inputsreg clk;reg 0:0 wea;reg 7:2 addr;reg 31:0 dina;/ Outputswire 31:0 douta;/ Instantiate the Unit Under Test (UUT)ram uut (.clk(clk), .wea(wea), .addr(addr

15、7:2), .dina(dina), .douta(douta);initial begin/ Initialize Inputsclk = 0;wea = 0;addr = 0;dina = 0;/ Wait 100 ns for global reset to finish#100; / Add stimulus hereclk = 0;wea = 0;addr = 6b;dina = 32b ;#100;clk = 1;wea = 0;addr = 6b;dina = 32b ;#100;clk = 0;wea = 1;addr = 6b;dina = 32b ;#100;clk = 1

16、;wea = 1;addr = 6b;dina = 32b ;end endmoduleRTL图2、 结果思考题：（3） 设计实现一个ROM，常规存储器是单端口存储器，每次只接收一个地址，访问一个存储单元，从中读取或写入一个字节或字。主存储器是信息交换的中心，一方面CPU频繁地与主存交换信息，另一方面外设也较频繁地与主存交换信息，而单端口存储器每次只能接受一个访存者，或是读或是写，这就影响到存储器的整体工作速度。 双端口存储器具有两个彼此独立的读写口，每个读写口都有一套自己的地址寄存器和译码电路，可以并行地独立工作。两个读写口可以按各自接收的地址同时读出或写入，或一个写入而另一个读出。与两个独立的存储器不同，两个读写口的访存空间相同，可以访问同一个存储单元。通常使双端口存储器的一个读写口面向CPU，另一个读写口则面向外设或输入输出处理机实验体会 通