摘要: 《计算机组成原理》是计算机专业本科教学的一门核心课程，更是研究生入学考试的必考科目。该课程涉及到多门学科，需要软件、硬件、数字电路、程序设计方法等课程的支撑，因而理论性较强。同时它又是一门实践性学科，让学生们参与课程实验是学习好这... 展开 《计算机组成原理》是计算机专业本科教学的一门核心课程，更是研究生入学考试的必考科目。该课程涉及到多门学科，需要软件、硬件、数字电路、程序设计方法等课程的支撑，因而理论性较强。同时它又是一门实践性学科，让学生们参与课程实验是学习好这门课程非常有效的方法，因此，各大高校也越来越重视该课程在教学实验方面的研究。该课程实验所用到的模型机按照控制器控制方式的不同，可以分为组合逻辑控制模型机和微程序控制模型机。为了提升教学质量，完善组成原理课程实验，掌握CPU内部结构和工作原理，本课题设计出了基于CPLD的组合逻辑控制模型机。 组合逻辑控制模型机根据冯·诺依曼体系结构进行设计，总线结构采用8位单总线，主要包括指令系统、运算器模块、存储器模块、组合逻辑控制器模块几大部分。指令系统的设计借鉴了精简指令集（RISC）的设计思想，主要由使用频率较高的23条功能指令和3条面板指令组成，包含寄存器操作指令、内存访问指令、跳转指令和输入输出指令。组合逻辑控制器采用CPLD设计，分为时序节拍电路、指令译码电路和组合逻辑电路三大部分。指令译码器完成对指令的译码，通过对指令执行过程进行分析，确定机器周期节拍数为10个，使所有指令均能在一个周期内完成，然后对控制信号的形成过程进行分析，列出控制信号的逻辑表达式之后，搭建起组合逻辑电路，此时组合逻辑控制器设计完成。最终将组合逻辑控制器和运算器、存储器组成完整的组合逻辑控制模型机。 通过CPLD实现控制器之后，组合逻辑控制模型机在速度上的优势体现的更为突出，它有效地增强了实验的灵活性，提高了整体性能，基本上能够满足学生从入门到深入理解计算机工作原理的教学要求。 收起