FPGA技术下CPU模型机设计与实现详解

该论文深入探讨了"基于FPGA技术的CPU模型机的设计与实现"的主题，发表于2003年3月的《南京邮电学院学报》。作者周宁宁和刘胜主要针对EDA多功能实验台，利用FPGA（现场可编程门阵列）技术构建了一个典型的微程序控制器。FPGA技术在此处被作为一种关键工具，它结合了计算机组成原理的知识，旨在将CPU的基础理论知识转化为实际的可编程硬件模型。 CPU模型机作为研究的核心，是一个简化版的中央处理器，它模拟了真正CPU的基本功能。微处理器的核心功能包括指令控制，即解释和执行用户的程序指令；操作控制，负责处理数据和执行各种算术逻辑运算；时间控制，确保计算机按照预定的顺序和频率运行；以及数据加工，对输入的数据进行处理和转换。 论文中的设计重点在于如何利用PLD（可编程逻辑器件）来实现这些功能，通过将理论知识与实践相结合，构建出能够在现有实验平台上运行的CPU模型。这不仅是理论知识的实际应用，也是现场可编程技术（包括FPGA和CPLD）的具体运用，有助于理解并掌握这些技术在电子系统设计中的重要性，尤其是在通信、国防、工业自动化、计算机应用和仪器仪表等领域。 此外，论文还强调了FPGA技术在当今电子系统设计中的快速发展及其在突破技术瓶颈、缩短产品开发周期和提升性能价格比方面的显著作用。通过这个CPU模型机的实例，研究者展示了将CPU理论转化为实用设计的能力，这对于理解和掌握现代计算机系统设计具有重要意义。 这篇论文提供了一个关于如何利用FPGA技术设计和实现CPU模型机的具体案例，对于理解和应用计算机组成原理、现场可编程技术以及其在实际项目中的应用具有很高的参考价值。