超标量扩展板设计：CPLD实现的计算机硬件课程

本文档主要介绍了如何在计算机硬件课程设计中使用CPLD（复杂可编程逻辑器件）实现超标量扩展板的设计。超标量扩展板是一种能够执行多条指令的硬件平台，通过CPLD可以实现各种复杂的计算和数据处理功能。 一、相关知识介绍 在进行设计之前，学生需要掌握以下基础知识： 1. ABEL语言简介：ABEL是Altera公司的一种硬件描述语言，用于描述数字逻辑系统，用于编写CPLD的逻辑设计。 2. ispEXPERT软件使用：这是一款用于CPLD设计和调试的专业工具，可以用来编辑、编译、仿真和生成下载文件。 3. CPLD1032和1048说明：这两种CPLD是常见的可编程逻辑器件，具有较高的集成度和灵活性，适合用于构建复杂逻辑电路。 二、设计题目 课程设计涵盖了多个方面的内容，包括： 1. 运算器ALU的设计：要求设计一个8位的ALU，能够执行至少8种不同的运算。 2. 存储器FIFO的设计：设计一个8x8的FIFO，带有满标志和空标志，以及写入和读取控制。 3. RISC（精简指令集计算机）、流水线、重叠和超标量模型机的设计：这些都是处理器架构的不同类型，旨在提高计算效率和吞吐量。 三、总体设计步骤 1. 使用ABEL语言或原理图工具完成设计。 2. 在ispEXPERT软件中调试设计，生成JEDEC文件，准备下载到CPLD。 3. 检查下载电缆连接，并在TDN-CM++板上组装电路。 4. 检查设计是否满足要求。 四、设计报告格式要求 报告应包含以下部分： 1. 设计目的：阐述设计的目标和意义。 2. 设计内容与要求：明确设计任务和标准。 3. 设计原理：解释设计背后的逻辑和理论依据。 4. 设计结果及分析：展示实现成果并进行性能评估。 5. 评价：对设计题目的难易程度、实用性等方面的个人看法。 五、注意事项 1. 单人单套设备使用，设计文件存放在D盘。 2. 遵守实验室规则，按时参与课程设计。 3. 成绩评定考虑上机调试、设计报告和考勤记录。 在ALU设计中，学生需要根据74LS181的功能表使用ABEL语言描述，并通过仿真验证。FIFO存储器的设计则涉及到控制信号、寄存器和数据选择器模块，需要考虑满标志、空标志以及读写控制等关键功能。 通过这样的课程设计，学生不仅能够深入理解计算机硬件的工作原理，还能掌握CPLD设计的基本流程和技术，为未来在硬件领域的深入研究打下坚实的基础。