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基于FPGA的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真.rar

資 源 簡(jiǎn) 介

“計(jì)算機(jī)組成原理”是計(jì)算機(jī)專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)是在指令格式、尋址方式、運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器等都相對(duì)固定的情況下進(jìn)行,學(xué)生主要進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證,缺少自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新過(guò)程。 為改變這種狀況,須更新現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體,使用EDA開(kāi)發(fā)工具,用硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)不同的硬件邏輯,再與硬件的輸入輸出接口線路相連,最終組成一臺(tái)可用于組成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這期間學(xué)生將掌握組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各個(gè)部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠讓學(xué)生完成有關(guān)計(jì)算機(jī)組成原理的部件實(shí)驗(yàn)和整機(jī)實(shí)驗(yàn):部件實(shí)驗(yàn)包括加法器、乘法器、除法器、算術(shù)邏輯運(yùn)算單元、控制器、存儲(chǔ)器等;整機(jī)實(shí)驗(yàn)可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生鞏固課堂知識(shí)并增強(qiáng)設(shè)計(jì)能力。 為實(shí)現(xiàn)上述目的,依據(jù)EDA技術(shù)的開(kāi)發(fā)流程和方法,建立了一個(gè)完整的體系,其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運(yùn)算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計(jì)數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時(shí)序部件、數(shù)據(jù)控制部件、狀態(tài)值控制部件,以及為幫學(xué)生調(diào)試而專門設(shè)計(jì)的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開(kāi)發(fā)環(huán)境下,使用Altera公司FPGA芯片,采用VHDL,語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試,所實(shí)現(xiàn)的各功能模塊作為獨(dú)立部件時(shí)能完成各自功能:而將這些部件組合起來(lái)的整機(jī)系統(tǒng),可以執(zhí)行程序段和進(jìn)行各種運(yùn)算處理,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

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