存储系统设计实验（logisim）计算机组成实验
实验概述
本实验旨在深入理解存储系统中的位扩展和字扩展基本概念，通过动手实践巩固理论知识。实验结合Logisim软件环境，让学习者亲身体验计算机组成原理中的关键组件设计，特别是聚焦于汉字字库的存储扩展技术。参与者需运用所学原理解决实际问题，包括但不限于字库存储扩展，以及核心的MIPS架构组件设计，如寄存器文件、RAM及直接相联缓存（Cache），以增强对计算机存储层次体系的理解。
实验目标
- 理解基础原理：深入掌握存储系统的位扩展与字扩展机制，及其在提升存储容量与效率中的作用。
- 汉字字库存储扩展：学习如何针对汉字字库的特点，实施有效的存储扩展策略，确保数据的正确存储与访问。
- MIPS寄存器文件设计：设计并实现MIPS架构的寄存器文件，理解其在指令执行流程中的角色。
- MIPS RAM设计：构建MIPS处理器中的RAM模块，加深对内存管理的理解。
- 直接相联Cache设计：设计直接相联缓存结构，探索缓存命中与未命中的处理逻辑，优化数据访问速度。
实验要求
- 熟练使用Logisim作为实验平台，进行数字电路的设计与仿真。
- 分析并解决实验过程中遇到的各种设计与实现难题。
- 编写实验报告，详细记录设计思路、遇到的问题及解决方案，以及实验心得。
实验步骤
- 理论学习：复习存储系统扩展的理论基础，了解汉字字库的存储格式。
- 设计阶段：
- 设计汉字字库的存储方案，考虑位扩展和字扩展的需求。
- 依据MIPS架构规范，绘制寄存器文件、RAM和直接相联Cache的电路图。
- 模拟验证：在Logisim中搭建完成的电路，通过测试案例验证设计的正确性与性能。
- 分析总结：分析实验结果，讨论设计优化的可能性。
技术栈与工具
- Logisim：电路设计与仿真的主要工具。
- 计算机组成原理相关知识。
注意事项
- 在实验过程中，应当注重团队合作与知识分享，共同探讨难点和解决方案。
- 确保所有设计遵循计算机硬件设计的最佳实践原则，保证稳定性和效率。
- 实验完成后，应仔细撰写实验报告，反映学习成果和个人见解。
此实验是深入学习计算机组成原理的宝贵实践机会，不仅强化了理论知识，还提升了实际操作技能，为未来深入研究计算机系统打下坚实基础。