“計算機組成原理”是計算機專業(yè)的一門核心課程。傳統(tǒng)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(xué)生主要進行功能實現(xiàn)和驗證,缺少自主設(shè)計和創(chuàng)新過程。 為改變這種狀況,須更新現(xiàn)有的計算機組成原理實驗系統(tǒng)。采用FPGA芯片作為載體,使用EDA開發(fā)工具,用硬件描述語言實現(xiàn)不同的硬件邏輯,再與硬件的輸入輸出接口線路相連,最終組成一臺可用于組成實驗教學(xué)的完整計算機系統(tǒng)。這期間學(xué)生將掌握組成原理實驗系統(tǒng)的各個部件的功能及其相互之間如何協(xié)作。本實驗系統(tǒng)能夠讓學(xué)生完成有關(guān)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(shù)邏輯運算單元、控制器、存儲器等;整機實驗可以獨立實現(xiàn)各部件的功能描述。該系統(tǒng)能夠幫助學(xué)生鞏固課堂知識并增強設(shè)計能力。 為實現(xiàn)上述目的,依據(jù)EDA技術(shù)的開發(fā)流程和方法,建立了一個完整的體系,其中包括控制模塊、內(nèi)存模塊、運算器模塊、通用寄存器組及其控制部件、程序計數(shù)器、地址寄存器、指令寄存器、時序部件、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)計的輸出觀察部件。在Quartus Ⅱ開發(fā)環(huán)境下,使用Altera公司FPGA芯片,采用VHDL,語言設(shè)計并實現(xiàn)了上述模塊。經(jīng)過仿真測試,所實現(xiàn)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(tǒng),可以執(zhí)行程序段和進行各種運算處理,達到了設(shè)計要求。
標(biāo)簽:
FPGA
計算機組成原理
實驗系統(tǒng)
上傳時間:
2013-06-01
上傳用戶:hebmuljb