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基于FPGA的計算機組成原理實驗系統的設計與仿真.rar

資 源 簡 介

“計算機組成原理”是計算機專業的一門核心課程。傳統的計算機組成原理實驗是在指令格式、尋址方式、運算器、控制器、存儲器等都相對固定的情況下進行,學生主要進行功能實現和驗證,缺少自主設計和創新過程。 為改變這種狀況,須更新現有的計算機組成原理實驗系統。采用FPGA芯片作為載體,使用EDA開發工具,用硬件描述語言實現不同的硬件邏輯,再與硬件的輸入輸出接口線路相連,最終組成一臺可用于組成實驗教學的完整計算機系統。這期間學生將掌握組成原理實驗系統的各個部件的功能及其相互之間如何協作。本實驗系統能夠讓學生完成有關計算機組成原理的部件實驗和整機實驗:部件實驗包括加法器、乘法器、除法器、算術邏輯運算單元、控制器、存儲器等;整機實驗可以獨立實現各部件的功能描述。該系統能夠幫助學生鞏固課堂知識并增強設計能力。 為實現上述目的,依據EDA技術的開發流程和方法,建立了一個完整的體系,其中包括控制模塊、內存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、數據控制部件、狀態值控制部件,以及為幫學生調試而專門設計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發環境下,使用Altera公司FPGA芯片,采用VHDL,語言設計并實現了上述模塊。經過仿真測試,所實現的各功能模塊作為獨立部件時能完成各自功能:而將這些部件組合起來的整機系統,可以執行程序段和進行各種運算處理,達到了設計要求。

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