本实验是华科大三的核心课计算机组成原理的配套实验，设计非常良心，而且理论课和实验课都在mooc上有全套视频，地址为计算机组成原理_中国大学MOOC，实验所用的软件资源/测试电路也全部开放，地址为：计算机硬件系统设计_中国大学MOOC

存储系统实验

字库电路

要求我们用4个12位地址线的小rom代替一个地址线为14位的大rom，并对其中的数据进行正确的载入。
首先是地址线和片选信 的连接，这个比较简单，就是多余的高位的地址部分作多路选择器的输入端，地址信 是低12位：

MIPS RAM设计

这个实验看似没什么，其实难度非常大，有几个细节要特别注意。
整体来看，实验要求我们根据MODE信 ，WE信 ，字节地址信 给出存储器访问的相关控制信 。虽然是一个组合电路设计，但是需要对内存地址有着比较深的理解。

• 字地址，也就是32位地址，由4个字节组成，因此按字节编址的话，地址末尾一定是00。而半字地址，末尾一定是0。本实验的输入没有做严格限定，要求我们相应MODE下对地址进行对齐。
• load信 一直有效，而写信 只有当WE=1时才有效。
• 32位数据由四片rom并行工作给出，16位选高两片或低两片，8位则只需1片rom工作。
• 给出的地址是字节地址，因此为了选中相应的rom，需要取出后两位判断；为了取出相应的半字，需要对第二低位进行判断。
• 送入写入端的数据，根据MODE和Din的相关位生成

首先，给出整体的架构图：

• 读一个字节时，由最低两位来选中对应字节。
• 读两个字节时，由第二低位来确定在哪个组，然后输出半字。

下一步我们可以确定输入数据的取值，即根据mode的值来确定$Din$。

考虑一下什么情况下这个rom需要写入数据。32位写入时肯定所有rom都要写入；16位写入时，只有当前片被选中才需要写入；单字节写入时，只有指定了当前片才需要写入。于是可以构造以下的电路：

• 或门表示任一模式下被选中即有效。
• 当写入字节时，我们需要判断地址的低两位是否指向了本rom
• 当写入16位时，需要判断地址的第二低位是否指向了该rom所在的组

MIPS Regfile

这个实验就相对比较简单，只需按地址选通相应的寄存器输出，以及根据写地址的值选通对应的寄存器的enable端。

然后即可由读地址选择对应的寄存器的值输出：

写入逻辑比较复杂，要区分槽满和不满两种情况。槽不满的话，可以直接挑一个空槽进行数据的写入，否则就得选一个位进行淘汰，再写入。如何挑空余的槽是难点，最简单的应该是用一个优先编码器：

最后一步为写入逻辑


• 只有当块数据有效，且未命中时才需要给出写信
• 用一个解复用器将需要写的信 传递到各槽
• 选择信 高位为index，低位为具体的槽 【槽 只用两位】
• 根据槽是否满选择写入空槽 和淘汰槽

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