计算机组成原理：微程序控制器设计与VHDL实现

计算机组成原理课程设计是一份旨在深化学生对计算机系统内部结构理解的实习报告。该报告主要针对石家庄铁道大学的信0801-2班级学生，通过微程序控制器实验的扩展，让学生设计并实现一台基于MIPS体系结构的微程序控制的指令级标量模型计算机。 实习的主要目标有三个： 1. 理论与实践结合：学生需要将计算机组成原理和系统结构课程的知识应用到实际设计中，理解硬布线控制器的工作原理及其与其他组件之间的相互作用。 2. ISP技术的应用：学生需学习使用ISP（In-System Programming）技术，通过QuartusII等集成开发软件进行设计和调试，了解其相较于传统方法的优势，增强软件设计技能。 3. 科研与工程实践：实习目的是培养学生的独立研究能力和工程设计能力，通过组装和调试实验，获取实际操作经验。 实验设备包括TEC-4计算机组成原理实验系统、PC机和QuartusII软件工具。实验原理核心在于，使用硬件来自动化产生部件控制信号，而不是人工模拟，以实现CPU逻辑电路的设计和实现。例如，单周期CPU逻辑电路图展示了设计过程，通过VHDL语言编程，学生设计的CPU能够执行MIPS指令集，并通过简单的汇编语言程序进行功能验证。 实验中，FPGA中的嵌入式阵列块EAB被用来构建数据存储器，通过控制信号如inclock, outclock, R/W, CLK, DATA和A[4..0]来实现数据的读写操作。这个过程强调了时序控制和同步的重要性，确保数据在正确的时间进行处理。 整个课程设计不仅锻炼了学生的理论知识应用能力，也提升了他们的实践操作和问题解决技巧，为他们未来在IT领域发展打下了坚实的基础。