硬件基础 存储器实验
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《计算机组成原理》课程教学大纲课程代码:21147040课程名称:计算机组成原理课程性质:专业(必修)学分:4.5 学时:90讲课学时:72 实践/实验学时:18适用专业:软件工程(嵌入式应用开发方向)先修课程:高级语言程序设计、电子技术一、课程目标《计算机组成原理》是软件工程(嵌入式应用开发方向)专业的一门专业必修课程,是计算机硬件和软件系列课程的重要基础课,在计算机专业的课程体系中起着承上启下的作用。
要求学生:掌握计算机中数据的表示方法;掌握数据的加减乘除的运算方法以及运算器的结构;理解半导体存储器的组成,掌握CPU和存储器的连接方法,理解掌握Cache原理及地址映射方法;掌握输入输出系统的查询方式、中断以及DMA的原理及其接口电路;理解指令系统的指令格式,学会设计指令格式;理解CPU的结构和功能,学会分析流水线技术,掌握微程序控制器的设计。
通过本课程的学习,使学生掌握冯·诺依曼体系结构计算机的组成原理及工作过程,为学习《计算机操作系统》、《微机原理与接口技术》、《单片机原理及应用》等课程打下基础。
二、教学内容1.计算机系统概述教学要求:了解数字电子计算机的发展、分类及应用;了解计算机系统;理解计算机系统的层次结构;理解冯·诺依曼计算机的特点及硬件组成;掌握计算机的工作过程;熟悉计算机性能指标。
教学内容:计算机的发展历程;Z计算机系统的层次结构;Z冯·诺依曼计算机的特点及硬件组成;ZN计算机的基本工作过程;计算机性能评价指标和相关参数(吞吐量、响应时间;CPU时钟周期、主频、CPI、CPU 执行时间;MIPS、MFLOPS)。
实验内容:实验一寄存器的读写寄存器A、W的读写;寄存器R0、R1、R2、R3的读写;寄存器MAR、ST、OUT的写入。
2.数据表示和运算方法教学要求:掌握无符号机器数的表示,定点数的原码、补码以及反码的表示;掌握浮点数的表示方法;掌握定点数的移位、补码定点数的加/减运算及溢出判别方法;掌握定点数的乘/除运算;掌握浮点数的IEEE754标准和浮点数的加/减运算;熟悉算术逻辑单元ALU的功能和结构;掌握串行加法器和并行加法器的设计。
人工智能计算平台与存储器研究报告在物联网、大数据和人工智能的推动下,从交通运输、医疗保健到零售和娱乐等众多行业将走上转型之路,我们将其统称为Al计算时代。
在以前的计算时代,大型机/小型机、PC/服务器和智能手机/平板电脑均受益于摩尔定律的进步,伴随着2D微缩,产品的性能、功耗和面积/成本(也称为PPAC)得以同步提升。
虽然Al时代的各类应用正在蓬勃发展,但摩尔定律却放缓了脚步;因此,行业需要在2D 微缩以外取得突破,以全新方式推动PPAC的提升。
具体而言,我们需要新的计算架构、新材料、新结构(特别是节省面积的3D结构) ,以及用于芯片堆叠和异构设计的高级封装。
人工智能时代的架构变化正在对逻辑和存储器产生影响,下图为人工智能时代推动半导体存储器发展的进程。
我通过对现在常见的人工智能计算平台:阿里云的AI开发平台-机器学习PAI,华为云的AI开发平台-ModelArts,百度云的飞桨,科大讯飞的AIUUI。
通过对4个平台的人工智能先进代表的平台进行配置和特点的了解,其中仅有华为云对云计算服务器设备有明确配置参数,所以我将着重对华为云鲲鹏、昇腾等的云存储器的配置进行查询,了解其特点,并对现在存储器未来发展做出论述。
4个平台各有其优势,华为云依托华为强劲的科研能力,如今作为市场黑马,异军突起;而阿里云作为人工智能平台中其中布局较早,市场占有率较高;百度云的飞浆平台在自动驾驶等应用方面有较多经验,并且在多方面都有扩展应用;科大讯飞的AIUI是深耕20年的强劲智能语音开发平台,是国内乃至世界人工智能语音领域的领导。
1、人工智能计算平台一、阿里云的AI发开平台如下图所示,阿里云的PAI的业务架构分为五层:基础设施层:包括CPU、GPU、FPGA及NPU。
计算引擎和容器服务层:包括MaxCompute、EMR、实时计算等计算引擎及容器服务ACK。
计算框架层:包括Alink、TensorFlow、PyTorch、Caffe、MapReduce、SQL及MPI等计算框架,用于执行分布式计算任务。
ARDUINO入门及其简单实验(7例) (1)1. Arduino硬件开发平台简介 (1)1.1 Arduino的主要特色 (2)1.2 Arduino的硬件接口功能描述 (3)1.3 Arduino的技术性能参数 (3)1.4 电路原理图 (4)2. Arduino软件开发平台简介 (5)2.1 菜单栏 (5)2.2 工具栏 (6)2.3 Arduino 语言简介 (6)3. Arduino开发实例中所用部分器件 (8)1. LED简介 (8)2. 光敏电阻简介 (9)3. 直流电机简介 (9)4. 电位器简介 (10)4. Arduino平台应用开发实例 (10)4.1【实作项目一】利用LED作光敏电阻采样实验 (10)4.2【实作项目二】利用PWM信号控制LED亮度 (12)4.3【实作项目三】单键控制一只LED的亮灭 (15)4.4【实作项目四】利用PWM控制直流电机转速 (17)4.5【实作项目五】利用电位器手控LED亮度 (19)4.6【实作项目六】控制LED明暗交替 (21)4.7【实作项目七】利用光敏电阻控制LED的亮灭 (23)ARDUINO入门及其简单实验(7例)1. Arduino硬件开发平台简介Arduino硬件是一块带有USB的I/O接口板(其中包括13条数字I/O引脚,6通道模拟输出,6通道模拟输入),并且具有类似于Java、C语言的集成开发环境。
Arduino 既可以扩展一些外接的电子元器件,例如开关、传感器、LED、直流马达、步进马达或其他输入、输出装置;Arduino也可以独立运行,成为一个可以跟交互软件沟通的接口装置,例如:Flash、Processing、Max/MSP、VVVV或其他互动软件。
Arduino 开发环境IDE全部开放源代码,可以供大家免费下载、利用,还可以开发出更多激发人们制作欲望的互动作品。
如图1和图2所示,分别为Arduino硬件平台的实物图和电路布局图。
教案授课课程:计算机组成原理使用教材:计算机组成原理 xx主编课程类别:必修课授课班级:计算机科学___前言本教案基于“ 面向21世纪课程教材”-普通高等教育“十一五”国家级规划教材xx编著的“计算机组成原理”第二版。
教案包括:课程总体设计;实验内容设计;研究型教学设计;章节设计;单元设计等。
课程总共64学时,其中理论课程48学时,实验16学时。
研究型教学内容不占课堂学习学时,在实际教学的执行中,可根据具体情况,选择部分研究型教学内容。
在教学过程中,可综合应用各种教学手段和教学模式,包括混合式教学及翻转课堂等,并充分利用xx课、微课等电子资源。
目录一总体教学设计....................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1教学目的和要求............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2教学手段和教学方法..................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1教学手段.............................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2 教学方法............................................................................................. 错误!未定义书签。
硬件设计论文模板(10篇)二、SVG各硬件电路组成(二)IPM及其驱动电路。
通过计算智能功率模块(IPM)参数,选用型号为PM25CLA120的IPM(25A,1200V),内部有IGBT,内含驱动电路。
通过资料得知IPM驱动电路的控制电源电压范围为13.5V~16.5V,本文选用4路隔离的l5V直流电源。
利用DSP发出PWM信号经光耦器件隔离后作为驱动信号对IPM进行控制。
(三)电流调理电路。
该电路可将18A的电网电流相量转换成0~3Vpp 的电压信号并实现过零点检测功能。
该电路与电压调理电路的组成基本一致,不同之处在于互感器TVA1421-01用作电流互感器,采样电阻取59Ω。
若一次侧电流为18A,二次侧输出(-0.5~+0.5)V的正弦波;经放大电路,输出电压(-1.5~+1.5)V的正弦波;最后经过加法电路输出(0V~3.00V)的电压信号。
同时大于50Hz的正弦信号被滤除。
过零比较电路在正弦波的过零时刻输出下降沿跳变。
(四)锁相环电路。
本文采用了由TI公司生产的CD7H4C4046型锁相环芯片对电网频率进行跟踪,避免了利用固定频率采样时产生的误差。
本系统中,锁相环的输出信号有两大作用:一是作为ADC模块的转换触发信号;二是作为事件管理器A(EVA)的时钟输入信号。
通过锁相环电路使其产生跟随电网频率变化的SP-WM波,从而精确控制后级逆变器。
加密是对软件进行保护的一种有效手段。
从加密技术的发展历程及发展趋势来看,加密可大体划分为软加密和硬加密两种。
硬加密的典型产品是使用并口的软件狗,它的缺点是端口地址固定,容易被逻辑分析仪或仿真软件跟踪,并且还占用了有限的并口资源。
笔者设计的基于PCI总线的加密卡具有以下几个优点:第一,PCI总线是当今计算机使用的主流标准总线,具有丰富的硬件资源,因此不易受资源环境限制;第二,PCI设备配置空间采用自动配置方式,反跟踪能力强;第三,在PCI扩展卡上易于实现先进的加密算法。
计算机科学与技术学院实验报告课程名称:无线传感器网络原理与应用实验一CC2530 LED灯闪烁实验一、实验目的熟悉鼎轩 WSN 实验平台使用的基本步骤,熟悉 IAR 开发环境,掌握 CC2530 芯片 LED 对应的 GPIO 引脚,并且熟练掌握 LED 的使用。
二、实验内容1)安装 IAR 开发环境;2)控制红灯、绿灯、蓝灯(蓝灯、黄灯、绿灯)交替闪烁。
三、实验环境硬件:鼎轩 WSN 实验箱(汇聚网关、烧录线),PC 机;软件:IAR 软件。
四、实验步骤目前网关上有红、绿、蓝 3 个 LED 灯,还另有一个红色的 LED 工作指示灯,节点上有红、蓝、黄、绿 4 个 LED 灯,其中,红灯是工作指示灯,蓝灯和黄灯主要用于程序调试。
现在对 LED 灯的操作主要是点亮和关闭,下面是CC2530 中 LED部分的原理图。
LED 颜色, MCU 管脚,信号控制关系如下:对于网关板:对于节点板:要想通过编程 P1,P2 引脚控制 LED 的亮灭,必须设置对应的引脚方向为输出,对应的暂存器为 P1DIR,P2DIR。
P2DIR :D0~D4 设置 P2_0 到到 P2_4 的方向D7 、D6 位作为端口 0 外设优先级的控制1)打开鼎轩 WSN 实验箱,检查实验箱设备,确保实验箱设备完整、连接无误后,连接电源线,打开电源开关;2)安装好 IAR 开发环境以及驱动程序,详细方法见说明资料;3)用烧录线连接汇聚网关上的烧录接口与 PC 机 USB 接口,连接方法可参考相应的说明资料;4) 双击打开目录(/cc2530-simple-demo/LED_BLINK)下的工程图标 AUTO.eww 打开工程;5) 点击 IAR 中的图标按钮编译程序;6)完成编译后若没有错误信息,将实验箱节点编程开关上汇聚网关开关拨上去,点击调试并下载按钮将程序下载到汇聚网关上;7) 运行程序,可以观察到红灯和绿灯交替闪烁。
8) 修改程序代码,实现红、蓝、绿三个灯一起闪烁。
计算机系统硬件基本组成
计算机系统是由硬件和软件组成的,其中硬件是计算机系统最基
本的组成部分,是计算机的物理实体。
计算机系统的硬件可以分为四
大部分:中央处理器、主存储器、输入输出设备和外部存储器。
这些
部分相互协调,完成计算机的各种功能。
中央处理器是计算机系统的“大脑”,它能够解析计算机指令,
执行各种计算和逻辑操作,控制计算机系统的运行。
中央处理器包括
算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)。
其中,算术逻辑单元执行各
种数学运算和逻辑运算,控制单元则根据指令的内容分配任务和控制
计算机的各个部分协同工作。
主存储器是计算机系统中存储数据和指令的地方。
主存储器通常
称为随机存储器(RAM),是许多操作系统和应用程序运行的地方。
此外,主存储器还分为读/写存储器,可以读取和写入数据,因此它是计
算机系统的工作区。
输入输出设备是计算机系统中与外部世界交互的接口,它们允许
计算机系统接收输入信息和产生输出信息。
输入输出设备包括显示器、鼠标、键盘、扫描仪、摄像头等。
通过这些设备,用户可以输入和输
出音频、视频和其他各种媒体。
外部存储器是计算机系统中永久存储数据的地方。
它通常被称为
硬盘或SSD,允许计算机保存数据和文件,也可以作为备份设备,以便数据在计算机系统故障时得到保护。
总之,计算机系统的硬件构成了计算机的基础,每个部分都发挥不同的功能,互相协作,形成了计算机的强大的计算和控制能力。
随着科技的不断发展,计算机的硬件也在不断改进和更新,以满足不断增长的计算和存储需求。
实验一:系统认识实验一、设计目的:1. 学习 Keil C51 集成开发环境的操作;2. 熟悉 TD-51 系统板的结构及使用。
二、设计内容:编写程序,将 00H~0FH 共 16 个数写入单片机内部 RAM 的 30H~3FH 空间。
三、设计步骤:1. 创建 Keil C51 应用程序(1)运行 Keil C51 软件,进入 Keil C51 集成开发环境。
(2)选择工具栏的 Project 选项,弹出下拉菜单,选择 NewProject 命令,建立一个新的μVision2 工程。
这时会弹出文件保存对话框,选择工程目录并输入文件名 Asm1 后,单击保存。
(3)工程建立完毕后,μVision2 会马上弹出器件选择窗口。
器件选择的目的是告诉μVision2 使用的 80C51 芯片的型号是哪一个公司的哪一个型号,不同型号的 51 芯片内部资源是不同的。
此时选择 SST 公司的 SST89E554RC。
(4)到此建立好一个空白工程,现在需要人工为工程添加程序文件,如果还没有程序文件则必须建立它。
选择工具栏的 File 选项,在弹出的下拉菜单中选择 New 目录。
(5)输入程序,完毕后点击“保存”命令保存源程序,将 Text1 保存成Asm1.asm。
Keil C51 支持汇编和 C 语言,μVision2 会根据文件后缀判断文件的类型,进行自动处理,因此保存时需要输入文件名及扩展名.ASM 或.C。
保存后,文件中字体的颜色会发生一定变化,关键字会变为蓝色。
(6)程序文件建立后,并没有与 Asm1.Uv2 工程建立任何关系。
此时,需要将 Asm1.asm 源程序添加到 Asm1.Uv2 工程中,构成一个完整的工程项目。
在Project Window 窗口内,选中Source Group1 点击鼠标右键,选择 Add Files to Group‘Source Group1’命令,此时弹出添加源程序文件对话框,选择文件Asm1.asm,点击 Add 命令按钮即可将源程序文件添加到工程中。
电子实验报告
存储器实验
一、实验目的
无论在计算机、单片机或是其他电子设备中,都少不了存储器,它是计
算不可缺少的主要功能部件,用来存放计算机正在执行或将要执的程序
和数据等信息。了解存储器的内部结构,明白其工作原理对今后的学习
很有必要;
本实验中的存储器的组成:存储器(即RAM)、地址译码器、地址寄存器
(即AR)和数据寄存器
二、实验电路
图1
三、实验原理
实验中,地址先输入总线,再传给址计数器PC,PC再把地址传给址寄存器AR,最
后AR把地址传给RAM,RAM跟据we,rd和memnab进行读写操作。
四、实验步骤及概述
1)定制LPM_RAM_IO
利用lpm_ram_io设置参数定制一片256*8位RAM
a、在quartus图形编辑界面中双击空白处的新调用元件,选择路
libraries--megafunctions--storage--lpm_ram_io
b、进行相关参数设置,电路图如图a所示
电子实验报告
c、初始化RAM中的值。新建Memory Initialization File(.mif)文件,设置Number
of words 为256,Word size 为8 。
新建text文件,在text文件中编辑代码如下:
width=8; depth=256;
address_radix=hex;
data_radix=hex;
content
begin
000 : e1;
001 : d2;
002 : f3;
003 : c5;
[004..00f] : 00;
end;
把text文件保存为initial_file.mif文件。
2)设计数据通路部分sw_pc_ar.vhd
a、编写VHDL代码如下
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_unsigned.all;
entity sw_pc_ar is
port( clk_cdu,pcclr,pcld,pcen :in std_logic;
电子实验报告
sw_bus,pc_bus,ldar :in std_logic;
inputd :in std_logic_vector(7 downto 0);
arout :out std_logic_vector(7 downto 0);
d :inoutstd_logic_vector(7 downto 0)
);
end sw_pc_ar;
architecture str of sw_pc_ar is
signal pc,ar,bus_reg:std_logic_vector(7 downto 0);
begin
seq1:process(clk_cdu,ldar,bus_reg)
begin
if clk_cdu'event and clk_cdu='1'then
if ldar='1'then
ar<=pc;
end if;
end if;
end process;
seq2:process(clk_cdu,pcclr,pcld,pcen,bus_reg)
begin
if pcclr='0'then
pc<=(others=>'0');
elsifclk_cdu'event and clk_cdu='1'then
if (pcld='0'and pcen='1')then
pc<=bus_reg;
elsif(pcld='1'and pcen='1')then
pc<=pc+1;
end if;
end if;
end process;
--tmp<=pc when(sw_bus='1'and pc_bus='0');
电子实验报告
bus_reg<=inputd when(sw_bus='0'and pc_bus='1')else
pc when(sw_bus='1'and pc_bus='0')else
d;
d<=bus_reg when(sw_bus='0'or pc_bus='0')else
(others=>'Z');
arout<=ar;
end str;
b、新建block file选定sw_pc_ar得到电路图
c、整合电路图
整合电路图如图1所示。
建工程-建立Block Diagram File-按照电路图连好电路-保存、编译-建立
Vector Waveform File-插入引脚-设置波形-保存、仿真。
仿真后的波形如下:
参数设置:Grid Size:100ns
End Time:~~
由波形图可知,结果连续输出。
电子实验报告