数字系统设计：简易计算机系统综合课程设计

资源摘要信息:"简易计算机系统综合设计【***】" 本课程是针对学生现代数字系统设计能力的培养，核心在于CPU的设计。课程的组织思路是基于层次化和模块化的设计方法，旨在提高学生设计和实现数字系统的能力。课程的设计过程需要学生在完成多个单元实验后，将所学的理论知识与实验成果相结合，设计出一个简易的计算机系统。 在现代计算机系统设计中，CPU（中央处理单元）是最重要的部分，负责解释计算机程序中的指令以及处理数据。CPU设计通常包括以下几个关键部分：指令集架构（ISA）、微架构、逻辑设计、电路设计和物理实现。本课程将围绕这些部分进行教学和实践。 层次化设计方法指的是将复杂的系统分解成若干个层次或模块，每个模块负责系统的一部分功能，通过模块之间的接口进行交互。模块化设计方法则是指将设计过程分成若干个功能独立的模块，每个模块完成一个具体的功能，这些模块可以独立设计和测试，最后组合成完整的系统。这两种设计方法可以大大简化系统的复杂性，便于调试和维护，提高设计效率。 对于学生而言，本课程的实践部分会涉及到以下几个关键环节： 1. 指令集架构设计：选择或设计一套适合简易计算机系统的指令集，定义每条指令的功能和格式，为后续的设计打下基础。 2. 数据通路设计：根据指令集的要求，设计CPU内部的数据通路，确保指令在执行过程中数据可以正确流动和处理。 3. 控制器设计：控制器是CPU的指挥中心，负责根据指令内容产生相应的控制信号，以控制数据通路中各个部件的操作。 4. 模块化功能部件实现：如ALU（算术逻辑单元）、寄存器组、指令存储器、数据存储器等，这些都需要根据指令集的要求设计实现。 5. 系统集成和调试：将所有模块整合到一起，并进行调试，确保系统能够正确执行设计的指令集。 本课程设计文件的压缩包子文件名 "hnu-cpu_vhdl" 可能指的就是使用VHDL语言（硬件描述语言）编写的CPU设计文件。VHDL语言广泛用于数字电路的建模、仿真和综合，尤其适合复杂系统的层次化和模块化设计。使用VHDL进行CPU设计可以方便地进行模块化编程、测试和验证。 本课程的设计目标是通过实践操作来加深对数字系统设计流程的理解，提高学生在集成电路设计、数字逻辑设计、计算机组成原理等方面的综合应用能力。完成简易计算机系统综合设计不仅要求学生掌握一定的理论知识，更要求他们具备良好的工程实践能力和问题解决能力。通过这种综合性的课程设计，学生能够更好地理解计算机系统的工作原理，为进一步深入学习计算机科学与技术打下坚实的基础。