基于FPGA的計算機組成與結構實驗系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、《計算機組成原理》是一門實踐性較強的課程,通過實驗能有助于學生較好地掌握理論課所講述的知識點,掌握計算機系統(tǒng)的基本設計方法。傳統(tǒng)的實驗方法采用實驗臺進行,實驗項目固定設計,只能按單一的結構模式完成,局限性大。即使是整機設計項目,學生通過設計可將實驗平臺上已有的各功能模塊如ALU、MEM、REG等利用導線連接起來而構成整機系統(tǒng),并完成實驗,使學生有了一定的發(fā)揮空間,但學生仍然缺乏主動性,不利于學生自主學習。
　　 本論文采用FPG

2、A芯片和Quartus II仿真軟件作為實驗平臺,很大程度上提高了實驗的靈活性。實驗由VHDL語言描述不同的硬件邏輯,并加載到FPGA芯片進行實驗。由于FPGA芯片具有重復編程能力,使得系統(tǒng)內硬件的功能可以像軟件一樣被編程,這種稱為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設計概念,使實驗系統(tǒng)具有極強的靈活性和適應性。它使學生根據(jù)自己思路設計出不同的實驗變?yōu)榭赡堋?br>　　 本文重點基于FPGA芯片和Quartus II仿真軟件設計了一些典型的計算機組成

3、原理的相關實驗,通過實驗使學生逐步掌握計算機組成原理的知識點。本文實驗設計的基本思想是由簡單到復雜、由部分到總體,逐步引入,達到對知識點的深入理解。實驗主要分為三部分,第一部分是CPU主要功能模塊的設計與實現(xiàn)。第二部分是實現(xiàn)基本功能CPU實驗的設計與實現(xiàn),在第一部分實驗的基礎上,將所設計的各功能模塊有機的組合在一起,通過統(tǒng)一的時序控制使得各個功能模塊能夠協(xié)調工作,最終形成一個基本功能的CPU。第三部分是CPU的流水線實驗,流水線是提高C