基于VHDL的8位模型计算机设计与仿真

"这篇报告详细介绍了8位模型计算机的设计过程，包括课程设计目的、开发工具选择、方案选择、指令系统设计、模型机框图、微指令格式和微程序设计、VHDL实现、调试仿真以及课程设计的回顾总结。设计基于TEC-CA教学实验系统，使用VHDL语言在QUARTUSⅡ5.1环境下进行，并采用单总线、微程序控制方式。计算机有直接寻址和寄存器寻址两种方式，每条指令8位，包含操作码、寻址方式和标志位。" 本文主要讨论了8位模型计算机的设计，这是石家庄经济学院信息工程学院计算机组成原理课程设计的一部分。设计目标旨在让学生运用所学理论知识，设计并组装一个基本的模型计算机，理解和掌握计算机控制原理，提高设计和实践能力。 在开发工具方面，报告选择了QUARTUSⅡ5.1作为硬件描述语言VHDL的编写和仿真平台。QUARTUSⅡ是一个流行的FPGA开发工具，用于实现数字逻辑电路的设计和验证。 设计的8位模型计算机采用单总线结构和微程序控制方式。微程序控制允许通过预先编写的微程序来实现复杂指令的执行，其中微指令由多步操作组成，存储在控制存储器(CM)中。微程序执行过程包括取指令、根据操作码找到入口地址、执行微指令序列以及回到取指阶段以处理下一条指令。 在指令系统设计中，每条指令由8位组成，分为操作码、寻址方式和标志位三部分。当标志位为0时，表示直接寻址；为1时，表示寄存器寻址。设计中包含了如load、store、add和subtract等基本操作码，这些操作码的编码方式在报告中未详细列出。 报告还提到了模型机的框图设计，但具体细节没有给出。VHDL实现部分涉及如何用VHDL语言描述和实现这些逻辑功能。调试仿真部分则讨论了如何验证设计的正确性，确保计算机能按预期执行指令。 最后，课程设计的回顾总结部分可能涵盖了设计过程中的挑战、学习心得以及对设计结果的评估。 这份报告全面地概述了8位模型计算机的各个关键组件和设计步骤，为理解计算机组成原理提供了实践经验，同时也展示了VHDL在数字系统设计中的应用。