基于fpga的计算机组成原理开放实验平台的设计与实现

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1、分类号：TP39UDC：004．3密级：垒珏．编号：10299S0808027江荨大擎硕士学位论文基于FPGA的计算机组成原理开放实验平台的设计与实现DesignandImplementationofComputerOrganizationOpenexperimentalplatformbasedonFPGA指导教师作者姓名肖铁军教授丁伟申请学位级别亟±学科(专业)i±篡褪应用撞查论文提交日期至Q】2生墨旦论文答辩日期2Q】2生鱼旦学位授予单位和日期江菱太堂2Q12生鱼旦评阅人学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论

2、文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密眇。学位论文作者签名：1(冬指导教师签名：乍弘绠运’／≯夕1L年占月f1日必l二年‘月I1日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人

3、承担。学位论文作者签名：—孓’日期：沙I1／年易月I1日江苏大学硕士学位论文摘要《计算机组成原理》是计算机学科的一门专业基础课，在整个计算机专业课程体系中，起着承上启下的作用，其实验教学是对理论课程的深化和补充，对学生理论知识的理解和动手能力的培养具有十分重要的意义，国内外各高校都很重视计算机组成原理实验课的教学。随着EDA技术的发展，目前国内大多数高校实验方式已由传统的验证式实验向基于FPGA设计型实验转变，但缺乏一个集设计、测试与考核于一体的完整实验系统。针对这一状况，本文设计了一款基于FPGA的计算机组成原理丌放实验平台。该平台基于PC机和ALTERADE2—70教学开发板，采用三层次结

4、构，由嵌入式实验控制器、实验模块和PC机实验软件组成。其中，嵌入式实验控制器是基于NIOSII的SOPC系统，相对于传统实验箱的单片机控制更灵活，易于功能扩展和升级；实验模块是基于FPGA的开放式结构，面向设计性与综合性的硬件实验，设计者用硬件描述语言HDL设计实验内容并下载到实验模块，可以是部件实验也可以是整机实验，还可以根据需要自定义实验内容；PC机实验软件采用图形化界面完成实验数据的输入、实验结果的显示以及实验过程的控制，可以动态的显示实验现象，方便、直观完成实验结果的测试和验证。本文重点研究了实验平台的设计与实现，在此基础上设计了部件实验和16位微程序控制模型计算机并进行了验证。实验平

5、台设计内容包括硬件设计、软件设计两方面。硬件上主要完成SOPC系统搭建和NIOS系统设计，具体包含实验模块控制器设计、SOPC系统设计和USB控制芯片ISPl362的固件编程等；软件江苏入学硕士学位论文AbstractThePrinciplesofComputerOrganization，abasiccourseincomputerscience，isplayingaconnectingroleintheentirecomputersystemofprofessionalcourses．Theexperimentteachingistodeepenandsupplementthetheoret

6、icalcourses，andithasgreatsignificancetotheunderstandingofthestudents’theoreticalknowledgeandhands-onability,manydomesticandforeigncollegesanduniversitiesattachgreatimportancetothecomputercomponentprincipleoftheexperimentcourses．WiththedevelopmentofEDAtechnology,theexperimentalwayofmostcollegesanduni

7、versitieshasbeentransformedfromtraditionalverificationexperimentstodesignexperimentsbasedontheFPGA，but，lackasetdesign，testandevaluationinoneofthecompleteexperimentalsystem．Inviewofthissituation，thispa