合工大cpu实验报告.docx

合工大cpu实验报告　武汉大学　开放式CPU设计实验报告　专业：物联网　姓名：张三同组姓名：林文王伟　XX年5月　1.设计报告错误！未定义书签。　实验目的2　实验方法..................................................................................................2总体说明..................................................................................................4各部分说明..............................................................................................8　2．测试报告...................................................................................................................................42　测试程序................................................................................................42测试结果................................................................................................44性能分析................................................................................................44　3．总结...........................................................................................................................................44　实验总结................................................................................................44取得的收获............................................................................................44意见与建议............................................................错误！未定义书签。　1.设计报告　实验目的　与以往的CPU教学实验不同，这次的“开放式教学CUP设计与测试系统”中使用另　外一个成品CUP专门运行监控程序，另外还能够将各种测试程序自动转换成用实验者所设计的指令系统表示的目标代码，并且能够在实验装置上运行、调试和测试所生成的目标代码。　有了这样的改进，我们做实验就有了新的要求和任务：学会使用先进的硬件设计工具和超大规模集成电路FPGA设计并实现一个CPU芯片。要求采用先进的工具软件进行模拟和　测试，测试通过后再下载到FPGA中制成CPU芯片。在过程中需要掌握的主要就是CPU的设计、验证和测试方法，以及学会相关工具软件的使用方法。　实验环境　软件：QuartusII，完成指令集设计、逻辑设计后，用于各个功能模块的VHDL语言　程序编写、编译以及FPGA-CPU的软件模拟；DebugController，用于软件模拟成功后的硬件调试。　硬件：FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即现场可编程门阵列。　FPGA具有掩膜可编程门阵列的通用结构，它由逻辑功能块排成阵列组成，并由可编程互联资源连接这些逻辑功能块来实现不同的设计。　实验方法　本实验要完成的工作主要包括：指令系统的设计，FPGA-CPU的整体结构设计及其细化，逻辑设计的具体实现，软件模拟，以及硬件调试。这几部分的工作之间是先行后续的关系，不存在并行完成的情况。实验主要流程如下图所示：　其中指令系统和逻辑结构的设计主要参考了附录所列的文献。主要的方法是先确定CPU所要实现的功能，根据寄存器等的情况划分指令格式，然后根据功能写出指令，根据不同指　令的特点将它们分组并确定操作码；接下来设想每条指令的执行过程，需要哪些硬件支持，最后确定整个CPU的逻辑结构图。　在各