《能力拓展训练》课程设计-简易CPU课程设计.docVIP

武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书 摘 要 目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－Flop）或者其他更加完整的记忆块。 系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个HYPERLINK /doc/2573081.html芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。 计算机最核心的部分叫做中央处理器，也就是我们常说的CPU，计算机所做的所有工作都需要经过CPU的处理，本设计以Verilog HDL为基础设计一个简易的CPU。 关键字：CPU Verilog HDL FPGA目 录 TOC \o 1-3 \h \u  HYPERLINK \l _Toc13925 1 CPU概述  PAGEREF _Toc13925 1  HYPERLINK \l _Toc2800 1.1 简介  PAGEREF _Toc2800 1  HYPERLINK \l _Toc26216 1.2 CPU内部框架  PAGEREF _Toc26216 1  HYPERLINK \l _Toc10411 1.3 CPU的内部工作原理  PAGEREF _Toc10411 2  HYPERLINK \l _Toc1042 2 CPU各个模块的设计及分析  PAGEREF _Toc1042 4  HYPERLINK \l _Toc27321 2.1 PC部分的设计  PAGEREF _Toc27321 4  HYPERLINK \l _Toc28127 2.2 存储器的设计  PAGEREF _Toc28127 5  HYPERLINK \l _Toc6671 2.3 指令解码器的设计  PAGEREF _Toc6671 8  HYPERLINK \l _Toc9161 2.4 算术逻辑运算单元(ALU)  PAGEREF _Toc9161 11  HYPERLINK \l _Toc3629 2.5 控制单元  PAGEREF _Toc3629 13  HYPERLINK \l _Toc24825 2.6 CPU顶层设计  PAGEREF _Toc24825 18  HYPERLINK \l _Toc30875 3 仿真结果  PAGEREF _Toc30875 19  HYPERLINK \l _Toc28627 3.1 PC部分  PAGEREF _Toc28627 19  HYPERLINK \l _Toc17728 3.2 存储器部分  PAGEREF _Toc17728 19  HYPERLINK \l _Toc29547 3.3 指令解码器部分  PAGEREF _Toc29547 19  HYPERLINK \l _Toc32385 3.4 算术逻辑运算单元(ALU)部分  PAGEREF _Toc32385 20  HYPERLINK \l _Toc31150 3.5 控制单元部分  PAGEREF _Toc31150 20  HYPERLINK \l _Toc23370 3.6 CPU顶层设计部分  PAGEREF _Toc23370 20  HYPERLINK \l _Toc960 小结与体会  PAGEREF _Toc960 21  HYPERLINK \l _Toc3694 参考文献  PAGEREF _Toc3694 22   PAGE \* MERGEFORMAT 22 武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书  PAGE \* MERGEFORMAT 0 简易CPU设计 1 CPU概述 1.1 简介 计算机最核心的部分叫做中央处理器，也就是我们常说的CPU，计算机所做的工作都是由CPU来完成的。当然，作为学习，我们不能够设计出类似奔腾处理器（Pentium microprocessor）的CPU，我们用一个能够完成简单功能的简单的CPU作为讲解，