基于EDA和FPGA的8位模型计算机设计与实现

"该文档是关于计算机组成原理课程设计的一份详细报告，主要涉及使用EDA（电子设计自动化）技术和FPGA（现场可编程门阵列）实现一个8位模型计算机。报告涵盖了从实验要求、实验原理到具体设计过程，再到程序测试和调试，最后进行了设计总结与体会。" 在计算机组成原理的学习中，学生们被要求设计并实现一个基于EDA和FPGA的8位模型计算机。这个设计任务旨在加深对计算机硬件工作原理的理解，特别是如何构建和控制计算机的各个核心部件。 前言部分指出，计算机的核心组成部分是CPU（中央处理器），它包括运算器和控制器，这些组件处理二进制指令和数据。随着大规模集成电路技术的进步，硬件也变得可编程，FPGA成为实现这一目标的重要工具。课程设计的目标是让学生不仅理解理论，还能动手实践，设计一个完整的8位模型计算机系统。 第一章明确了实验要求，其中包括定义并编写五条机器指令对应的微程序，利用QuartusⅡ6.0设计电路，以及在实际硬件上实现定制的模型CPU。 第二章介绍了实验原理和设计方案。这部分详细讨论了指令系统、模型计算机的硬件结构、微指令设计，以及控制台解释微程序的方法。微指令设计包含了微代码的定义和具体设计，微代码是控制计算机操作的基础，用于驱动各个部件协同工作。运行指令流程图则帮助理解指令执行的过程。 第三章详细阐述了模型计算机的具体设计过程，包括算术逻辑部件（ALU）、程序计数器（PC）、寄存器和存储器的设计。ALU负责执行算术和逻辑运算，PC用于跟踪指令的执行顺序，寄存器存储临时数据，而存储器则保存指令和数据。 第四章讨论了程序测试和指令调试，通过波形仿真和实验调试来验证设计的正确性。波形仿真可以直观地展示信号在系统中的传输情况，而实验调试则是找出并修正设计中可能存在的问题。 最后一章是设计总结与体会，作者分享了在完成项目过程中的学习和感悟，这不仅是技术技能的提升，也是问题解决能力和团队协作能力的锻炼。 这份报告提供了一个全面的视角，展示了从理论到实践的完整过程，对于学习计算机组成原理和FPGA应用的学生来说具有很高的参考价值。