基于FPGA的8位模型機的設計與實現.pdf

1、目前，計算機組成實驗室現有的實驗平臺是純硬件化的，內部結構基本固定，學生按照原理圖連線，只能做一些驗證性的實驗。實驗內容的擴展性不強，學生的自主創(chuàng)新能力得不到發(fā)揮。為了提高教學質量，增強實驗系統的功能，提高系統的靈活性，我們采用FPGA芯片技術來徹底更新現有的實驗平臺。
　　基于FPGA的模型機系統，從功能部件，到最小的基本的門電路的設計，都可以通過軟件編程實現。本系統的功能強大，可以實現模型機的整機實驗，也可以實現運算器實驗、存

2、儲器實驗、時序電路設計實驗和運算溢出實驗等。FPGA可以實現重復編程，學生可以學習和修改系統中的模塊功能，體現自主的設計與創(chuàng)新精神。
　　計算機組成實驗的最終目的是在學生了解CPU的各個功能部件的基礎上能夠設計CPU。但前提是設計一個基于FPGA芯片技術的實驗平臺,然后根據學生需要自主設計各個功能部件及CPU，最后下載到FPGA芯片中，實現設計。
　　本模型機系統采用單總線結構，可以實現數據轉移、加減運算、移位、跳轉、循環(huán)和

3、輸入輸出等30多條指令。整個系統設計輸入是由原理圖和VHDL語言混合設計而成。它的功能實現靈活多樣，既可以用原理圖實現又可以用VHDL語言編程實現，每個功能模塊又是一個獨立的實驗，并能在裝有FPGA芯片的開發(fā)板DE2上一一實現。
　　論文分析了EDA技術的各個構成要素，詳細介紹了CycloneⅡ系列的FPGA芯片的內部結構及工作原理，本模型機系統采用VHDL為編程語言，在開發(fā)工具QuartusⅡ上設計實現，最后在Altera公司的