EDA课程设计简易cpu设计 - 图文

EDA技术课程设计任务书

班级： 姓名： 学号：

设计题目： 简易CPU系统

一、设计目的

进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握EDA设计的一般方法；熟悉一种EDA软件，掌握一般EDA系统的调试方法；利用EDA软件设计一个电子技术综合问题，培养VHDL编程、书写技术报告的能力。为以后进行工程实际问题的研究打下设计基础。

二、设计任务

用VHDL设计一个4位CPU。要求具备CPU的基本组成：运算器、控制器和寄存器；可以实现两个操作数的五种基本算术运算：加法运算、带进位的加法运算、减法运算、带借位的减法运算和乘法运算；四种逻辑运算：与运算、或运算、非运算、异或运算；以及程序跳转的功能。对设计电路进行波形仿真、定时分析，下载电路实现CPU的预定功能，同时给出设计电路占用芯片资源的基本情况。

三、设计要求

（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应课题的背景、意义及现状研究分析。

（2）通过课题设计，掌握计算机组成原理的分析方法和设计方法。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极认真查阅相应文献以及实现，给出

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分析、设计。

四、设计时间安排

查找相关资料（1天）、设计并绘制系统原理图（2天）、编写VHDL程序（2天）、调试（2天）、编写设计报告（2天）和答辩（1天）。

五、主要参考文献

[1] 江国强编著. EDA技术与实用(第三版). 北京：电子工业出版社，2011. [2] 曹昕燕，周凤臣.EDA技术实验与课程设计.北京：清华大学出版社,2006.5

[3] 阎石主编.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，2003. 指导教师签字： 年 月 日

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简易cup系统

摘 要

EDA(electronic design automation)技术是现代电子工程领域的一门新兴的电子设计技术。它大大缩短了集成电路的设计周期，提高了生产效率。VHDL（Very High Speed Integrated Circuit(VHSIC) Hardware Description Language）作为IEEE标准所规范的硬件描述语言，目前正在电子系统设计领域获得广泛应用。

Quartus II是Altera公司最新推出的EDA开发工具。Quartus II支持VHDL和Verilog硬件描述语言（HDL）的设计输入、基于图形的设计输入方式。Quartus II软件可以将设计、综合、布局和布线以及系统验证全部都整合到一个无缝的环境中。

本论文主要研究的是借助Altera公司的Quartus II4.0软件开发工具,采用VHDL硬件描述语言作为输入方式，采用分层次，分模块的设计方法，对CPU的各个模块进行了描述，综合和仿真。该4位微处理器取代了手工插线的实验方法，采用EDA技术设计并在实验台上对设计进行了验证，并最终将处理器下载到实验台上，为硬件教学实验改革提供了一个新的尝试。在各个功能模块的实现中主要使用了自顶向上的设计方法。先实现寄存器，再实现寄存器组，最后将各个器件和模块之间互连，得到顶层设计图。

关键词： 4位微处理器;Quartus II;VHDL;CPU系统

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目 录

第一章 绪论 ....................................................... 错误！未定义书签。

§1.1 概述 ................................. 错误！未定义书签。 §1.2 设计目的和意义 ....................... 错误！未定义书签。 §1.3 系统的开发环境 ...................... 错误！未定义书签。

§1.3.1 EDA技术简介 .................. 错误！未定义书签。 §1.3.2 VHDL语言简介 ................. 错误！未定义书签。 §1.3.3 QUARTUS II简介 ............... 错误！未定义书签。

第二章 总体设计 ............................................... 错误！未定义书签。

§2.1微处理器技术 ......................... 错误！未定义书签。 §2.2 CPU的结构 .......................... 错误！未定义书签。 §2.2.1算术逻辑单元ALU ................ 错误！未定义书签。 §2.2.2寄存器组RS ..................... 错误！未定义书签。 §2.2.3控制单元 ....................... 错误！未定义书签。 §2.2.4总线 ........................... 错误！未定义书签。 §2.3 指令系统的设计 ....................... 错误！未定义书签。 §2.4数据通路的设计 ....................... 错误！未定义书签。 §2.5微命令设计 ........................... 错误！未定义书签。

第三章 微处理器各个模块的设计与实现....... 错误！未定义书签。

§3.1指令寄存器IR的设计 .................. 错误！未定义书签。 §3.2程序计数器PC的设计 .................. 错误！未定义书签。

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§3.3算术逻辑单元ALU模块的设计 ........... 错误！未定义书签。 §3.4 内存储器RAM模块的设计 ............... 错误！未定义书签。 §3.5控制器SEQUENCER模块的设计 ........... 错误！未定义书签。

第四章 设计结论 ............................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ............................................................. 错误！未定义书签。

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