基於Quartus II的計算機組成與體系結構綜合實驗教程

內容介紹

《基於Quartus II的計算機組成與體系結構綜合實驗教程》是針對計算機科學與技術專業的計算機組成與體系結構綜合課程實驗設計而編寫的教材。全書共分5章，先分別介紹計算機的組成、層次結構，Quartus Ⅱ 8.0軟體的使用方法，計算機基本器件的基本原理和FPGA實現方法；然後，通過簡單加減法運算計算機實例來說明計算機各個關鍵部件的相互關係和工作方式；最後，循序漸進地講解14個實例系統的設計。
《基於Quartus II的計算機組成與體系結構綜合實驗教程》突出包括指令系統與CPU設計等在內的計算機核心部件的設計方法，通過器件的設計最終完成整個計算機系統的實現與擴展。書中採用Quatrus Ⅱ實例設計方法並提供相關代碼，方便學習與實踐。
《基於Quartus II的計算機組成與體系結構綜合實驗教程》可作為普通高等院校計算機科學與技術、信息安全、電子信息工程、通信工程、自動化等專業的本科生教材，也可供從事計算機體系結構研發的科研人員參考。

作品目錄

前言第1章緒論1.1計算機系統的組成 1.1.1計算機硬體的組成 1.1.2計算機軟體的組成1.2計算機系統的層次結構 1.2.1計算機系統的多級層次結構 1.2.2軟體與硬體的邏輯等價性1.3計算機的工作過程第2章Quartus Ⅱ 8.0基本使用方法2.1概述2.2Ouartus Ⅱ 8.0設計流程2.3Quartus Ⅱ設計方法2.4例解Quartus Ⅱ 8.0設計第3章常用基本器件設計3.1暫存器設計 3.1.1暫存器原理圖設計 3.1.2暫存器工作原理 3.1.3暫存器程式描述 3.1.4暫存器仿真3.2移位運算器設計 3.2.1移位運算器原理圖設計 3.2.2移位運算器程式描述 3.2.3移位運算器仿真3.3加減法運算器設計 3.3.1加減法單元原理圖設計 3.3.2加減單元編碼 3.3.3多位加減法單元連線 3.3.4加減法運算器原理圖設計 3.3.5加減法運算器程式描述 3.3.6加減法運算器仿真3.4乘法運算器設計 3.4.1乘法陣列原理圖設計 3.4.2乘法陣列編碼 3.4.3有符號數乘法運算器3.5同步計數器設計 3.5.1設備同步工作 3.5.2程式計數器 3.5.3通用計數器3.6節拍器設計 3.6.1節拍器電路設計 3.6.2節拍器程式描述 3.6.3節拍器工作原理3.7解碼器設計 3.7.1解碼器電路設計 3.7.2解碼器程式描述 3.7.3選擇與通斷控制電路3.8標誌線設計 3.8.1累加器標誌線設計 3.8.2數據監測標誌設計3.9存儲器設計 3.9.1地址解碼器設計 3.9.2存儲單元設計 3.9.3256存儲單元存儲器設計第4章計算機設計實例4.1簡單計算機實驗 4.1.1設計8位累加器A 4.1.2設計8位數據暫存器B 4.1.3設計運算器ALU 4.1.4設計8位輸出暫存器O 4.1.5設計4位地址暫存器MAR 4.1.6設計EROM 4.1.7設計8位指令暫存器IR 4.1.8設計4位程式計數器 4.1.9設計控制器CONT 4.1.10設計加減運算計算機整機結構 4.1.11功能仿真 4.1.12實驗小結4.2計算機整體設計 4.2.1計算機組成結構 4.2.2計算機功能設計目標 4.2.3確定指令系統4.3匯流排結構設計 4.3.1連線存儲器和運算器 4.3.2累加器、計數器連人匯流排 4.3.3運算元暫存器、數據暫存器、輸出暫存器連入匯流排4.4指令系統設計 4.4.1指令全程分析 4.4.2計算機指令全程表4.5控制器設計 4.5.1控制器的基本功能和結構 4.5.2時序控制信號 4.5.3微程式控制器 4.5.4硬聯控制器4.6輸入接口設備設計 4.6.1緩衝區接口電路 4.6.2作業系統的設計4.7計算機總體設計 4.7.1頂層結構 4.7.2輸入程式數據控制4.8程式運行測試 4.8.1頂層檔案與連線驅動程式 4.8.2檢驗程式執行第5章實訓項目5.1運算器 5.1.1基本運算器實驗 5.1.2多通路運算器與暫存器堆設計實驗 5.1.3陣列乘法器設計實驗5.2存儲系統 5.2.1FIFO先進先出存儲器實驗 5.2.2Cache控制器設計實驗一5.3控制器 5.3.1時序發生器設計實驗 5.3.2微程式控制器實驗5.4系統匯流排與匯流排接口 5.4.1系統匯流排和具有基本輸人、輸出功能的匯流排接口實驗 5.4.2具有DMA控制功能的匯流排接口實驗5.5指令系統 5.5.1計算機系統的指令系統 5.5.2基於CISC技術的模型計算機設計實驗 5.5.3基於RISC技術的模型計算機設計實驗5.6時間並行性為特徵的計算機系統 5.6.1基於重疊技術的模型計算機設計實驗 5.6.2具有三級流水的模型機設計實驗5.7指令並行性為特徵的計算機系統參考文獻附錄實驗硬體平台及軟體使用說明附錄ATD.cMA系統硬體環境 A1系統硬體布局圖 A2系統實驗單元電路附錄B軟體使用說明 B1TD-CMA軟體界面視窗介紹 B2選單功能介紹附錄C實用晶片介紹