目 錄
摘要 1
Abstract 2
第1章 緒論 3
1.1 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 3
1.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一般流程 4
1.3 本文的結(jié)構(gòu) 4
第2章 CPLD/FPGA基本特性 6
2.1 CPLD簡(jiǎn)介 6
2.1.1 可編程邏輯陣列（LAB） 7
2.1.2 可編程I/O單元（IOC） 7
2.1.3 可編程內(nèi)部連線（PIA） 7
2.2 FPGA簡(jiǎn)介 8
第3章 軟硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境 10
3.1 基本設(shè)計(jì)流程 10
3.2 硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境 12
第4章 8位通用運(yùn)算器設(shè)計(jì)方案 14
4.1 總體結(jié)構(gòu)圖 14
4.2 8位通用運(yùn)算器模塊 14
4.2.1 指令格式的設(shè)計(jì) 14
4.2.2 運(yùn)算器對(duì)外接口 15
4.2.3 8位通用運(yùn)算器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 16
4.3 按鍵測(cè)試模塊 17
4.4 數(shù)碼顯示模塊 18
第5章 基本模塊設(shè)計(jì) 19
5.1 ALU輸入選擇器的設(shè)計(jì) 19
5.2 ALU算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的設(shè)計(jì) 20
5.3 寄存器組RAM的設(shè)計(jì) 22
5.4 寄存器qreg的設(shè)計(jì) 23
5.5 輸出選擇器設(shè)計(jì) 24
5.6 鍵盤(pán)測(cè)試模塊 25
5.6.1 4乘4按鍵 25
5.6.2 指令和數(shù)據(jù)生成模塊 26
第6章 測(cè)試 29
6.1 單元測(cè)試 29
6.2 基本指令和綜合測(cè)試 30
第7章 結(jié)束語(yǔ) 33
參考文獻(xiàn) 34
致謝 35
附 錄 36


基于FPGA和VHDL實(shí)現(xiàn)的8位通用運(yùn)算部件
摘要：本文介紹了在現(xiàn)代EDA技術(shù)支持下、基于CPLD/FPGA和VHDL開(kāi)發(fā)的一個(gè)8位通用運(yùn)算部件，系統(tǒng)討論了其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)以及在基于CPLD/FPGA的GW48GP硬件開(kāi)發(fā)–測(cè)試環(huán)境中構(gòu)建與測(cè)試所涉及的系列問(wèn)題、方法與技術(shù)。
　　在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)水平下，開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的途徑之一就是利用現(xiàn)代EDA技術(shù)和超大規(guī)模的可編程器件CPLD/FPGA技術(shù)的最新成就，開(kāi)發(fā)一個(gè)“片上系統(tǒng)”/“片上可編程系統(tǒng)”、制作定制/半定制的專(zhuān)用集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其系統(tǒng)目標(biāo)。本文所介紹的就是在這種指導(dǎo)思想下完成的一個(gè)簡(jiǎn)單的、局部性的、探索性的實(shí)例。
　　文中對(duì)現(xiàn)代EDA技術(shù)、CPLD/FPGA器件及其與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)間的關(guān)聯(lián)作了基礎(chǔ)性的討論，對(duì)通過(guò)這種方式制作一個(gè)8位通用運(yùn)算部件的完整過(guò)程作了全面、系統(tǒng)的介紹。在制作此8位通用運(yùn)算部件時(shí)，應(yīng)用了廣為流行的、標(biāo)準(zhǔn)化的VHDL作為硬件描述語(yǔ)言。
關(guān)鍵詞：可編程邏輯器件;VHDL;片上系統(tǒng)；片上可編程系統(tǒng)


The Realization of 8-bit ALU based on FPGA & VHDL
Abstract:In this paper, the development of an 8 bit universal computing component was introduced based on CPLD/FPGA and VHDL with the support of modern EDA technology. The design and a series of concerning questions, methods and technologies based on CPLD/FPGA GW48GP hardware development to build and test was discussed systematically.
　　In the modern computer science and technology, one of the ways of the development of computer application systems is using the latest achievements of modern EDA technology and ultra-large-scale programmable devices CPLD/FPGA technology to develop system on a chip/system on a programmable chip and producing custom/semi-custom ASIC to achieve its system goals. Described in this paper is a simple, localized, and exploratory instance in this guiding ideology.
　　The paper discussed the association between modern EDA technology, the CPLD/FPGA devices, and modern computer application systems development briefly and made a comprehensive and systematic introduction of the complete process of designing an 8-bit universal computing unit in this way. Widely popular, the standardization of VHDL as a hardware description language is used in the throughout the design process.
Keywords: programmable logic device; VHDL; system on a chip; system on a programmable chip