《计算机组成原理》实验手册：运算器、存储器、控制器与模型机设计

"这是一份计算机组成原理的实验讲义，由南开大学信息技术科学学院计算机科学与技术系的李涛编写，旨在帮助学生通过实践加深对计算机组成原理的理解。讲义涵盖了Quartus II开发环境、VHDL硬件描述语言、运算器、存储器、控制器以及模型计算机的设计实验，每个实验都包括了实验目的、设备、原理和步骤，旨在让学生熟悉计算机硬件的基本构造和工作原理。" 计算机组成原理是计算机科学的基础课程，这份实验讲义详细介绍了多个关键领域： 1. **预备知识**：这部分介绍了Quartus II，一个广泛使用的FPGA（Field-Programmable Gate Array）开发环境，用于硬件描述语言的设计和实现。VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种用于数字系统的硬件描述语言，用于描述数字逻辑电路。此外，还涉及到了系统构成、布局图、单元模块和实用芯片的介绍，为后续实验提供了基础。 2. **运算器实验**：这部分包括了基本运算器和超前进位加法器的设计，以及阵列乘法器的实现。通过这些实验，学生能够理解算术逻辑单元（ALU）的工作原理，以及如何设计高级的加法器和乘法器结构。 3. **存储器实验**：涵盖了静态随机存储器（SRAM）的操作以及Cache控制器的设计。实验旨在让学习者掌握内存的工作机制，以及高速缓存对于提升系统性能的关键作用。 4. **控制器实验**：讲解了微程序控制器的设计，帮助学生了解控制单元如何根据指令集架构产生控制信号，执行指令。 5. **模型计算机实验**：包含了从简单的CPU到复杂的模型机设计，通过这些实验，学生可以深入理解计算机系统的整体工作流程，从指令的执行到硬件控制逻辑的设计。 6. **附录和参考资料**：提供了FPGA管脚图和JP座号，便于硬件连接和调试，同时列出了进一步学习的参考资料，以供深入研究。 通过这样的实验教学，学生不仅能够学习到理论知识，还能通过实际操作加深理解，提高解决问题的能力，为未来在计算机硬件领域的研究或工作打下坚实的基础。