复杂模型机设计：基于FPGA的系统实现与VHDL编程

"模型机系统设计（文档+实现代码）" 该资源是一个关于模型机系统设计的本科作业，特别适用于哈工程计算机科学与技术专业的学生。这个设计项目旨在让学生自主设计指令并完成一个复杂的模型机系统，通过使用EDA（电子设计自动化）软件，如FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件），来构建和编译电路。此项目不仅要求设计者理解并实现运算器、存储器和微控制器等计算机核心部件，还要能够将它们整合到一个完整的模型机系统中，并进行指令集的扩展和微程序的编写。 FPGA是一种重要的可编程逻辑器件，它允许用户根据需求定制电路，同时避免了定制电路的漫长周期和可编程器件的门电路数量限制。FPGA包含多个组件，如可编程输入输出单元（IOB）负责与外部电路交互，基本可编辑逻辑单元（CLB）构成FPGA的基本逻辑功能，嵌入式快RAM提供内部存储，丰富的布线资源用于连接各个逻辑单元，底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核则提供了额外的定制功能。 在设计过程中，VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种关键的描述语言，它支持多层级的设计表达，既能描述高层次的系统级设计，也能深入到门级细节。VHDL的优势在于其灵活性、移植性和代码复用性，使得设计者无需预先考虑具体使用哪种硬件器件，即可进行设计。 Quartus II是Altera公司（现Intel公司）推出的一款强大的FPGA和CPLD设计软件，它为SOPC（System on a Programmable Chip）提供了一站式的解决方案，覆盖了从设计、仿真、综合、布局布线到编程的全过程。其设计流程清晰，方便用户按照需求定制设计流程。 通过这个模型机系统设计项目，学生不仅可以深入理解计算机体系结构，还能掌握FPGA和CPLD的使用，以及VHDL语言和Quartus II工具的运用，为未来在CPU开发研究领域打下坚实的基础。