計算機組成原理課程設計-基于EDA和FPGA技術的8位模型計算機的設計與實現_精品

目錄

前言2

第一章 課程設計內容2

1.1 實驗要求2

1.2 實驗目的2

第二章 實驗原理及方案2

2.1 實驗原理2

2.2 實驗方案2

2.2.1 指令系統………………………..……………………………………5

2.2.2 模型計算機硬件6

2.2.3 微指令設計6

2.2.3.1 微代碼定義6

2.2.3.2 微代碼具體設計7

2.2.4 控制臺解釋微程序8

2.2.5 運行指令流程圖2

第三章 具體設計過程9

3.1 各個主要基本部件設計2

3.1.1 算術邏輯部件(ALU)2

3.1.2 程序計數器(PC)2

3.1.3 寄存器2

3.1.4 存儲器2

3.2 模型機頂層框圖設計2

第四章 程序測試和指令調試2

4.1 波形仿真2

4.2 實驗調試2

第五章 設計總結與體會2

參考文獻2

前言

計算機誕生以來，計算機還是主要由運算器、控制器組成CPU，用二進制數字表示計算機的操作指令和數據，將其存放在存儲器中，通過CPU自動地從存儲器提取指令和數據，并按照指定的順序完成各項任務。這也改變了又來人們的生活。

同事隨著大規模集成電路技術的開發，計算機組織設計與實現技術也在不斷發展?，F在，不僅軟件可編程，硬件電路也可以編程所以，在這個時候，我們更要注重一臺電子計算機的整體模型，而不是一味的強調怎樣去追求這個時代的計算機發展速度。這已經成為我們為更新計算機硬件的必備知識。

讓學生通過動腦和動手解決計算機設計中的實際問題，本次課題設計便是為此應運而生的。在這次課程設計當中，我們需要結合計算機組成原理的基本理論，利用EDA技術和FPGA技術設計實現一個8位模型計算機。因此，我們需要掌握ALU，微程序控制器，時序產生電路，數據通路，存儲器，指令系統單元電路的設計方法，并且在此基礎上，進一步將單元電路組成系統，構造一臺基本模型計算機。

本報告便是通過對各關鍵部位進行單元和集成仿真測試后，下載到目標芯片里，最終形成一個功能較為完善的8位模型計算機系統。

課程設計內容

1.1 實驗要求

在Quartus Ⅱ6.0上完成8位模型機的設計。具體的要求如下：

(1)在定義五條機器指令，并編寫響應的微程序作為模型計算機的控制器；

(2)使用電路框圖設計模型計算機電路，并下載編程芯片為定制的簡單模型CPU.

(3)在實驗系統上連接輸入按鍵和輸出液晶顯示屏為輸出的模型計算機系統。

1.2 實驗目的

(1)深入理解基本模型計算機的功能和組成知識；

(2)深入學習計算機各類典型指令的執行流程；

(3)學習微程序控制器的設計過程和相關技術，掌握LPM_ROM的配置方法；

(4)掌握微程序的設計方法，學會編寫二進制微指令代碼表；

(5)在掌握部件單元電路實驗的基礎上，進一步將單元電路組成系統，構造一臺基本模型計算機；

(6)通過這次的課程設計讓學生通過動腦和動手解決計算機設計中的實際問題。綜合運用所學計算機組成原理知識，在掌握部件單元電路實驗的基礎上，進一步將其組成系統構造一臺基本的模型計算機，掌握整機概念，并設計機器指令系統，編寫程序，在所設計的模型計算機上調試運行。

第二章 實驗原理及方案

2.1 實驗原理

本實驗將能在微過程控制下自動產生各部件單元控制信號，實現特定的功能。實驗中，計算機數據通路的控制將由微過程控制器來完成，CPU從內存中取出一條機器指令到指令執行結束的一個指令周期，全部由微指令組成的序列來完成，即一條機器指令對應一個微程序。該模型機的總的數據通路如圖2.1.1所示。

圖2.1.1 模型機的數據通路

2.2 實驗方案

2.2.1 指令系統

本實驗采用五條機器指令。指令編碼如下表：

表一 指令編碼

助記符操作碼addr地址碼功能描述IN00H“INPUT”→R0，鍵盤輸入數據ADD addr10HXXHR0+[addr] →R0STA addr20HXXHR0→[addr]OUT addr30HXXHBUS→“OUTPUT”，顯示輸出數據JMP addr40HXXHaddr→PC指令分單字節和雙字節，單字節指令只有IN一條，其余都是雙字節指令。指令各式如表二和表三。

表二 單字節指令格式

7 6 5 43 21 0操作碼源寄存器目的寄存器

表三 雙字節指令格式

7 6 5 4 3 2 1 07 6 5 4 3 2 1 0操作碼操作數(內存地址碼)

源和目的寄存器可以是三個工作寄存器之一，寄存器標號R0為00,R1為01,R2為10。

為了在試驗臺上用鍵盤輸入程序和數據到內存，以及通過液晶屏顯示輸出，設計

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机组成原理认识fpga,计算机组成原理课程设计-基于EDA和FPGA技术的8位模型计算机的设计与实现_精品.doc...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。