武汉大学计算机组成原理实验指南

"计算机组成原理实验指导，包括实验目的、设计与调试任务、参考书籍、实验要求、指令系统、设计的功能部件、实验安排以及使用的EDA工具软件QuartusII，主要针对武汉大学的学生进行CPU系统各模块工作原理及设计实践的学习。" 在"计算机组成原理实验"中，学生将深入理解CPU的内部运作机制。实验目的旨在让学生能够融合理论知识，通过实际操作增强对CPU系统各模块如运算器、控制器、存储器和总线的理解。同时，实验也要求学生掌握设计和调试CPU的基本步骤，熟悉现代电子设计自动化（EDA）技术，特别是使用QuartusII工具进行系统设计和调试。 实验任务是设计一个微程序控制的模型计算机，该计算机需支持特定的数据格式和指令系统，包括ADD、STORE和LOAD等基本指令，并且具备寄存器寻址、变址寻址和寄存器间址等寻址方式。学生需要在QuartusII平台上进行仿真，并将设计下载到EL教学实验箱进行调试。成功调试后，还需整理出完整的设计文档。 在实验要求方面，学生需要依据已知的CPU结构图进行设计，这个结构包括运算器（含GR和ALU）、微程序控制器（含PC、IR、CM、UIR和节拍发生器）、存储器（AR、DR和RAM），以及数据总线和地址总线。实验内容分为多个阶段，逐步涵盖QuartusII环境熟悉、运算器、存储器、微控制器、总线控制直至基本模型机的设计与实现。 为了辅助学习，推荐了多本参考书籍，如《现代计算机组成原理》、《计算机组成原理与结构》、《EDA技术实用教程》以及《基于quartusII的计算机核心设计》。这些书籍将提供必要的理论知识和实践指导。 最后，实验使用的QuartusII是Altera公司的一款强大开发软件，它涵盖了从设计输入、逻辑综合、布局与布线到仿真、时序分析和器件编程的全过程，对于进行PLD和SOPC设计开发非常有用。 这个实验课程不仅要求学生具备扎实的计算机组成原理理论基础，还需要他们能够熟练运用现代电子设计工具，通过实践提高问题解决能力和系统设计能力。