CQUT计算机组成原理课程设计PPT-16位单周期CPU设计

知识点： 1. 计算机组成原理课程设计的目的与意义：该课程设计的目的在于整合数字电路设计、文献检索、理解计算机硬件系统等核心理论知识，培养学生融合设计技巧的能力，以及在FPGA平台上实现系统运行测试程序的能力。通过课程设计，学生需要验证执行结果，确保设计的准确性。课程设计的意义在于培养独立设计计算机系统的能力，深化工程实践，聚焦系统架构规划，功能模块设计，集成实践，解决复杂问题，提升技术创新能力。 2. 16位单周期CPU设计：该设计是在基于FPGA的实验平台上完成的，要求学生设计并实现一个16位的单周期CPU。CPU的主要技术指标、指令集实现等都是课程设计的关键内容。 3. CPU指令集实现：课程设计中涉及到的指令集包括or指令、and指令、add指令、sllv指令、srlv指令、srav指令、slt指令、lui指令、ori指令、andi指令、addi指令、lw指令、sw指令、jump指令和halt指令等。每条指令的功能和实现方式都需要学生进行详细的分析和设计。 4. CPU设计原理及分析：在课程设计中，学生需要分析CPU的功能，使用RTL（Register Transfer Level）表示进行设计。具体包括R型指令、I型指令、LOAD型指令和STO型指令的格式解析和功能说明。 5. CPU平台环境介绍：课程设计使用的是Cyclone V低功耗FPGA，测试台设备与模拟输入使用Altera Quartus II软件，配合Altera Cyclone V Starter工具箱，构建实验平台，支持硬件组件设计与验证。 6. 测试程序设计要求：课程设计中的测试程序需要覆盖所有自创指令，确保功能准确，通过全面指令测试，对比实际与预期输出，确保功能正确性。 7. 实验平台搭建与测试：学生需要在FPGA平台上搭建实验平台，并通过force文件提供模拟输入，进行功能测试和验证。 总结：本课程设计是一个综合性的实践项目，旨在通过设计和实现16位单周期CPU，让学生全面掌握计算机系统设计的核心理论和实践技能。通过在FPGA平台上验证执行结果，学生不仅能够巩固对数字电路设计的理解，还能够提高解决复杂问题和技术创新的能力。