一种高效的CPU设计方法及其在计算机组成原理课程中应用  

A Method of CPU Design and Its Application in Computer Organization Course

作　　者：吴继明[1] 曾碧卿[1] WU Jiming;CHENG Biqing(School of Computer,South China Normal University,Guangzhou 510631,China)

机构地区：[1]华南师范大学计算机学院,广州501631

出　　处：《实验室研究与探索》2018年第9期147-153,共7页Research and Exploration In Laboratory

基　　金：2016年广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目[粤教高函[2016]233号];2017年广东省新工科研究与实践项目(粤教高函[2017]118号)

摘　　要：CPU设计是培养学生计算机系统能力的一个重要环节,同时也是计算机组成原理课程实践教学中的核心目标。当前CPU的仿真设计通常都是在Quartus Ⅱ仿真平台上应用硬件描述语言实现,但是开发语言较为复杂,数据仿真界面单一,分析指令数据之间的逻辑关系比较困难。本文研究了基于LogiSim设计计算机组成部件及CPU的方法,并设计了灵活方便的仿真界面来分析数据,以一种图形化可视数据描述CPU的工作过程。完成了计算机组成原理教材微程序控制器和多周期CPU的设计,及MIPS指令的流水线CPU设计。与Quartus Ⅱ上的仿真设计进行了对比研究,结果表明,本文的CPU设计方法,仿真界面可以灵活设置,仿真数据利于学生阅读,有助于提高学生的学习积极性和培养学生的逻辑设计能力。Currently,CPU design is usually realized on the simulation platform of Quartus II,but the data simulation interface is too simple and difficult to analyze the logic relation among the instructions and data.In this paper,a CPU design process based on LogiSim platform is realized and a flexible and convenient simulation interface is designed to analyze data.By comparison with the Quartus II platform,the result shows that the simulation interface in the method of this paper can be designed conveniently and is easy to comprehend the data relation,which is helpful to arouse the enthusiasm of the student and train their ability of logic design.

关 键 词：CPU设计 计算机组成原理 仿真平台 流水线 

分 类 号：TP332[自动化与计算机技术—计算机系统结构]