CPLD实现的计算机硬件课程设计：机器指令与微程序

"本文主要介绍了计算机硬件课程设计中关于机器指令及微程序的实现，特别是通过CPLD（复杂可编程逻辑器件）进行设计。设计内容涵盖了运算器ALU、FIFO存储器以及多种模型机的设计。" 在计算机硬件课程设计中，学生需要理解和掌握机器指令集以及微程序的概念。机器指令是计算机可以直接执行的基本操作命令，如示例中的"IN"（输入）、"ADD"（加法）、"STA"（存储）和"JMP"（跳转）。这些指令构成了计算机的基础操作集，用于控制计算机的各个部件进行数据处理。 微程序则是用来实现机器指令的控制逻辑，它是一系列控制信号的集合，通常存储在控制存储器中。微程序设计允许更灵活地构造和修改计算机的控制流程。例如，给出的微程序由多个微指令组成，每个微指令如"$M00018110"对应着一个特定的操作，组合起来完成更复杂的操作序列。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）在该设计中起到了关键作用，它是一种可编程逻辑器件，能够根据设计需求配置出相应的逻辑功能。学生需要使用ABEL语言或者原理图来描述设计逻辑，然后在ispEXPERT软件中进行调试和验证，生成JEDEC文件，最终下载到CPLD中实现硬件逻辑。 设计过程包括以下步骤： 1. 使用ABEL语言或原理图完成设计。 2. 在ispEXPERT中调试并生成JEDEC文件。 3. 检查下载电缆连接，并将文件下载到CPLD中。 4. 按照电路图在实验板上组装电路。 5. 检验设计是否符合要求。 课程设计题目涵盖了不同类型的计算机构造，包括运算器ALU的设计，要求实现8位运算并支持至少8种运算功能。FIFO存储器设计则要求创建一个带有满标志和空标志的8×8存储单元，能够进行读写操作。此外，还有RISC（精简指令集计算机）、流水线模型机、重叠模型机和超标量模型机等设计任务。 在设计报告中，学生需要详细说明设计的目的、内容、原理、结果和分析，以及对设计题目的个人评价。设计成绩由上机调试、设计报告和考勤记录三部分组成，强调了理论与实践的结合。 整个设计过程不仅要求学生理解硬件原理，还锻炼了他们的实际操作能力和问题解决能力，为深入学习计算机系统提供了坚实基础。