CPLD实现的重叠模型机数据通路设计

本文主要介绍了一项计算机硬件课程设计——用CPLD实现重叠模型机的数据通路。设计过程涉及到多个关键组件，包括运算器ALU、存储器FIFO、RISC模型机、流水模型机、重叠模型机以及超标量模型机。设计者需要掌握ABEL语言、ispEXPERT软件的使用以及CPLD（复杂可编程逻辑器件）的工作原理。 首先，设计者需要了解相关知识，如ABEL语言的基本概念，这是一种用于硬件描述的语言，常用于CPLD和FPGA的设计。此外，ispEXPERT是用于CPLD开发的软件工具，可以用来调试设计并生成下载到CPLD所需的JEDEC文件。CPLD1032和1048是常见的CPLD型号，它们提供了一定数量的宏单元，可以灵活配置以实现各种逻辑功能。 设计流程分为五个步骤：使用ABEL语言或原理图进行设计；在ispEXPERT中调试设计并生成JEDEC文件；检查并确保下载电缆的连接正确；在实验板（如TDN-CM++）上搭建电路；最后，检查设计是否满足要求。 设计题目涵盖多个方面，包括运算器ALU的设计，要求设计出一个8位ALU，能执行至少8种运算；FIFO存储器的设计，需要创建一个8x8的FIFO，具备满、空标志；还有其他模型机的设计，如RISC、流水线和重叠模型机等，这些都是为了模拟不同的计算机架构和数据处理方式。 在设计报告中，需要包含设计目的、内容与要求、设计原理、设计结果及分析，以及对设计题目的个人评价。设计报告是评估成绩的重要组成部分，占总成绩的比例约为50%，而上机调试和考勤记录分别占40%和10%。 在进行设计时，学生需要注意实验室规则，如一人一机，文件保存在指定位置，遵守实验室纪律，保持良好的出勤记录。设计过程中，ALU可以通过74LS181的功能表来描述，并在硬件上实现。FIFO存储器则需要利用控制信号模块、寄存器模块和数据选择器模块来构建，确保有满、空标志功能，并能够正确响应写入和读取操作。 通过这样的课程设计，学生不仅能深入理解计算机硬件的工作原理，还能掌握CPLD的使用，提升实践能力，为未来在硬件设计领域的发展打下坚实基础。