開放式教學CPU的研究與設計.pdf

1、CPU是計算機系統(tǒng)的控制中心，也是系統(tǒng)中最復雜的部件。盡管CPU發(fā)展如此迅速，但是其基本工作原理并沒有發(fā)生根本性的變化，而且在今后的一段時間內仍然會繼續(xù)發(fā)揮作用。正因為如此，從原理上來說，設計一個功能相對簡單的CPU就成為可能而且有一定的現實意義。目前教學CPU的研究與設計已經是計算機專業(yè)教學的一個熱點。本文描述的就是一個教學CPU的設計過程。
　　 CPU設計在計算機專業(yè)教學中占有非常重要的地位。因為CPU是計算機硬件設計的主

2、要依據，同時CPU指令系統(tǒng)又是軟件設計的基礎。在計算機專業(yè)知識結構中CPU起著承上啟下的重要作用，有了CPU的理論基礎和設計經驗，無論從事硬件設計還是軟件開發(fā)都會有很大的幫助。
　　 在目前國內流行的教學計算機上只能進行驗證性實驗，不能進行CPU的自主設計。造成這一限制的主要原因有兩個：第一，教學機的體系結構，即CPU指令集、指令格式、數據表示、尋址方式等已經確定，使用過程中只是在同一個CPU上進行功能驗證實驗。第二，為了增強實

3、驗的觀察效果，教學機的CPU普遍采用多片中小規(guī)模集成電路構成，其組成結構決定了CPU的功能只能使用傳統(tǒng)的邏輯設計方法來實現。
　　 傳統(tǒng)的邏輯設計方法不能適應CPU設計的教學需要，而EDA技術的出現解決了這一難題。用流行的EDA方法，采用大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA實現CPU的功能已經是現代電子設計中成熟的技術。通過本文的研究與設計，搭建一個面向教學的開放式CPU設計平臺。實驗過程可以按照每個學生的自主設計要求重復進行。給學生提