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计算机组成原理实验报告（汉字编码与校验设计实验）
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本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。 实验一 汉字编码与校验设计实验这次实验利用logisim进行设计，进行了以下这四个实验，其中分为汉字国标码转区位码实验、汉字机内码获取实验、海明编码电路设计与海明解码，实验报告分为六个部分，在这四个部分中依次对四个实验的方案设计，设计思路进行了介绍 1 汉字国标码转区位码实验 1.1设计要求这个实验基于logisim软件进行设计，实验要求在对应电路中完成国标码转区位码的子电路设计，当汉字显示能够正确显示“华”，说明实验正确。 1.2方案设计 1.2.1 设计思路国标码GB2312采用了94×94=8836的二维矩阵对字符中的所有汉字字符进行编码，，采用十进制表示，所有字符都在矩阵中有唯一位置，这个位置可以用区号和位号组合表示，称为汉字的区位码，他们可以互相转换：区位码+A0A0H=GB2312，所以区位码=GB2312-A0A0H，由此可以得出设计思路，实验要求用加法器实现，并且输出区号和位号，因此对于输入端的另一个输入应该为A0A0H变补后的字节。 1.2.2 设计原理通过上面的设计思路，我们可以完成下面电路的设计，输入端的另一个输入为A0A0H变补后的字节，可以直接用DEF0来作为A0A0H通过求补器送到输入端的字节，因为A0A0变补后是5F60H，两个字节最高位都+1，就是DFE0。但最高位在取区位码的时候没有使用（区号和位号最高位永远是0）区号位号最大都是94，7位二进制编码即可，最高位无用，因此效果一样。并且直接填def0的话，实验设计较将A0A0H求补相比，更为简单 1.2.3 实验图片使用上面的设计思路与设计原理来进行电路的连接，这题连接其实较为简单 1) 实验文件data.circ与GB2312ROM.circ需要先放在同一个目录下，因为实验中调用了B2312ROM.circ的电路，不放在一起的话，会出现测评错误：系统提示找不到****GB2312ROM.CIRC 将实验初始的元器件进行正确的连接，位号与区号，连接在输出端，GB2312连接在输入端3) 在输入端连接一个常量def0，常量不能输入十六进制数，因为常量默认输入十进制，所以需要增加0x开头 故障现象：数据位宽不匹配
解决方案： 将此常量的数据位宽改为16，并且值改为0xdef 1.5 测评结果使用logisim软件，在电路中的ROM存储器中存入题目所给的指定句子，该电路中计数器用于自动生成存放汉字 GB2312 编码的 ROM 组件的地址序列，启用时钟自动仿真后，右侧的 LED 矩阵区域会依次显示ROM中的事先预存的汉字内容 2.2方案设计 2.2.1 设计思路这题的要求是，将“１２３４５ＡＢＣＤＥＦＧａｂｃｄｅｆｇ轻轻的我走了，正如我轻轻的来；我轻轻的招手，作别西天的云彩。那河畔的金柳，是夕阳中的新娘；波光里的艳影，在我的心头荡漾”的汉字转为机内码，这一块可以用网上在线的工具进行转码，然后对只读存储器进行编辑，其他部分都不需要进行改动，实验还是较为简单的 2.2.2 设计原理有时汉字信息如果不进行特别标识，会与单字节的ASCII码混淆，因此解决方法之一是将一个汉字会被看成两个括展的ASCII码，使表示GB2312汉字的两个字节最高位都为1，这种高位为1的双字节汉字编码即为机内码。因此其实GB2312的汉字可以直接被机内码表示，使得这题的实验其实最重要的就在于汉字转为机内码的那一步，而并且有一关键点为每一个时钟，要正确实现一个汉字，原理还包括将数据存入ROM存储器中 2.2.3 实验图片1）先确认上一个实验正确完成，因为两个实验环环相扣，汉字机内码获取实验，是基于汉字国标码转区位码的实验进行的 2）将题目要求转换的字码复制，通过在线编译软件进行转码 3）复制第二步所获得阶码，将其粘贴到可读存储器中，并进行保存 4）保存成功后，点击时钟按钮进行测评 2.4故障与调试 2.4.1 结果输出不正确故障现象：在对可读存储器中进行数据编辑后，点击时间按钮进行仿真，右侧LED矩阵无法正确显示实验结果 原因分析：再次检查本次实验页面，发现并没有问题出现，由此可得，问题可能出现在之前的实验当中，后面发现的确是第一个实验当中，存在问题，使得基于第一个实验的本次实验无法正常运行 解决方案：将第一题问题解决（问题为：接口数据不匹配），改正完之后，实验正确 2.4.2 数据结果输出太快故障现象：不需要点击时钟信号，LED矩阵自己会跳动，输出正确结果，但输出频率太快 原因分析： 当时自己调节电路仿真模块为时钟连续，可能频率调节过于大，使得输出速度过快 解决方案： 其实采用电路自动仿真，将时钟调为连续的话，的确会比较方便，因为这样就不需要自己点击时钟信号了，可以直接看到LED矩阵的变化，但是需要将时间频率调好 2.5 测评结果在进行改进后，系统能够正常运行，并且LED矩阵自动改变不会过于快，速度适中。 要求掌握海明编码的原理与设计，了解如何其编码的原理，以及如何进行分组，还需要认识到校验位的逻辑思路，完成最终电路的设计与运行 3.2方案设计 3.2.1 设计思路首先先要了解到实验的原理，了解其是如何分组的，设计出22位的海明编码（16位原始数据+5位海明检验位+1位总的奇偶校验位），然后对题目所给出的海明码进行分组，之后对于分组完成的电路进行连接，连接完成后便可以进行运行 3.2.2 设计原理1）编码原理 实验要求设计出22位的海明编码（16位原始数据+5位海明检验位+1位总的奇偶校验位），但其只给出了16位的原始数据，因此只需要设计出五位海明校验位的电路与总奇偶校验位的电路，便可以实现编码这个过程 2）分组原理 那么五位海明校验码是如何实现的呢，首先就要了解如何计算五位海明校验位 K+n |
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