基于FPGA的简化RISC CPU设计与VerilogHDL实现

本章节深入探讨了基于FPGA的CPU设计，特别是通过VerilogHDL实现的可综合RISC CPU设计方法。VerilogHDL被选为描述硬件电路的语言，因为它提供了高度的灵活性和可移植性，适合于复杂系统的实现。在本章中，作者首先回顾了前几章中学到的基础知识，如VerilogHDL语法、组合逻辑、时序逻辑模块、Top-Down设计方法和可综合有限状态机的设计，强调了这些技能在构建实际项目中的应用。 核心内容是通过一个简化版的RISC CPU设计示例，该设计从理论层面演示了如何将概念转化为可仿真和可综合的硬件。与第四章的仿真模型不同，本章的CPU模型所有组成部分都具备可综合性，这使得设计不仅可以在模拟环境中运行，也能在实际的FPGA芯片上实现。设计者通过扩展寻址空间至8K，增强了CPU的处理能力，以便支持更复杂的程序执行。 整个设计过程包括在Cadence的LogicWorkbench和Mentor公司ModelSim环境中进行Verilog语言的仿真验证，随后使用Synergy和Synplify等综合器针对Xilinx 3098和Altera Flex10K10 FPGA进行实际的硬件综合。这些步骤旨在展示VerilogHDL工具的强大功能以及其在软硬件协同设计中的重要作用。 尽管这个CPU模型作为教学示例，可能存在设计上的简化和不完整性，但它确实展示了如何通过可综合的VerilogHDL设计实现定制化的CPU架构。这对于理解和掌握FPGA基础、硬件描述语言以及软硬件结合的设计实践具有显著价值。通过这样的实例，读者能够亲身体验从概念到实际硬件部署的完整流程，从而提升自己的硬件设计能力。