计算机组成原理课程设计：五段流水CPU

"CS1707_聂鸿勇_U2017147851" 这篇文档是关于计算机组成原理课程设计的一份详细报告，由聂鸿勇同学完成，课程编号CS1707。报告涵盖了从设计概述到实现细节，再到实验过程和调试、设计总结与心得等多个方面。 1. **课程设计概述** 课程设计的主要目的是通过让学生设计简单的计算机系统，提升他们对现代计算机系统设计的理解和实践能力。这门课程强调软硬件的关联性，以CPU设计为中心，采用层次化的系统设计方法。设计完成后，学生需要在LOGISIM仿真平台或FPGA实验平台上验证设计的正确性。 2. **设计任务** 设计任务是构建一个五段流水CPU，该CPU需支持自动和单步运行模式，能执行存储在内存中的程序，并通过LED和数码管显示数据流和控制流以便监控和调试。此外，还需要使用EDA软件或仿真工具进行功能验证。 3. **设计要求** 学生需要依据指导书制定设计方案，分析指令系统格式和功能，然后构建包括数据通路在内的基本功能部件。此外，设计的CPU应具备一定的技术指标，如处理速度、错误检测和纠正能力等。 4. **总体方案设计** 方案包括了单周期CPU、理想流水CPU、气泡式流水线、重定向流水线、中断机制以及动态分支预测机制的设计。这些设计旨在优化CPU的性能，提高处理效率。 5. **详细设计与实现** 对每一种CPU结构，报告都详细描述了其实现步骤，包括单周期CPU、理想流水线、气泡式流水线、重定向流水线的逻辑实现，以及中断机制和动态分支预测的集成。 6. **实验过程与调试** 实验部分涉及测试用例和功能测试，性能分析，故障调试，以及实验进度的管理。这部分内容展示了如何通过实际操作来验证设计的正确性和优化性能。 7. **设计总结与心得** 报告最后，聂鸿勇同学分享了他对课程设计的整体总结，包括设计过程中的挑战和收获，以及个人的心得体会。 8. **参考文献** 为了支持设计和研究，可能引用了一些相关的学术资料和技术文档。 整个报告深度探讨了计算机组成原理的关键概念，如CPU设计、流水线技术、中断处理和动态分支预测，是理解计算机系统底层工作原理的重要学习材料。通过这样的设计实践，学生不仅增强了理论知识，也提升了实际问题解决能力。