微程序控制测风激光雷达数据采集系统硬件设计

"这篇报告详细介绍了基于微程序控制器的简单计算机系统设计与实现，涵盖了硬件原理图中的关键组件，如ALU、存储器、地址计数器、指令寄存器和控存等。报告者使用FPGA进行部分电路设计，并在Quartus软件中进行了仿真验证。" 本文档是华中科技大学计算机科学与技术专业的一份课程设计报告，由朱胜本同学完成，涉及计算机组成原理课程。报告的核心内容包括： 1. **设计目标**：构建一个基于微程序控制的简单计算机系统，旨在理解和掌握计算机硬件的工作原理和设计方法。 2. **设计内容与要求**：设计包括运算器、存储器、地址计数器、指令寄存器、控存和时序逻辑电路等组成部分，要求实现微程序控制，同时通过FPGA实现部分电路。 3. **硬件设计**： - **运算通路**：ALU（算术逻辑单元）是运算器的核心，用于执行基本的算术和逻辑操作。在Quartus中设计并验证了ALU模块。 - **存储器**：分为主存储器（MM）和微程序控制存储器（CM），两者分开以实现独立操作。 - **地址计数器**（PC）：用于存储下一条指令的地址，确保程序的顺序执行。 - **指令寄存器及控存**：存储当前正在执行的指令和微指令。 - **时序逻辑电路**：控制整个系统的时序，确保各部件协调工作。 4. **软件设计**： - **机器指令设计**：定义了计算机能够识别的指令集。 - **微程序设计**：制定了微指令格式，控制计算机内部操作。 5. **详细设计与实现**：选择了合适的芯片，绘制了硬件原理图，包括运算通路、PC及AR部分、存储通路、控存电路、时序逻辑电路和其他附加电路的详细设计。 6. **实验过程**：从芯片选择、硬件连接、数据通路调试到微程序写入和系统测试，每个步骤都有清晰的描述。 7. **问题与解决方案**：记录了在使用Quartus软件和实际操作过程中遇到的问题及其解决方法。 这份报告展示了计算机硬件设计的基本流程，从需求分析到具体实现，强调了模块化设计的优势和微程序控制在简化复杂性方面的应用。通过FPGA实现部分电路，使得设计更加灵活，也便于验证和调试。此外，报告还提供了对实验过程的反思，有助于学习者从实践中提升技能。