基于FPGA的计算机核心课程实验设计与研究

发布时间：2017-06-03 16:16

  本文关键词：基于FPGA的计算机核心课程实验设计与研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,大多数高校的计算机核心课程实验都是独立的,各个学科之间缺乏联系性和交互性,学生很难建立整机概念。为此我们设计了计算机核心课程一体化实验平台——NCEPU SOC COMCORE。该平台以FPGA为核心,包含了存储系统、通信系统、I/O系统等。在此平台上可以实现数字电路、计算机组成原理、计算机体系结构、操作系统以及编译原理实验。本文主要研究内容是在NCEPU SOC COMCORE平台上,设计上述课程所需的软硬件系统以及核心课程的实验。实验平台的软硬件系统包括NCEPU SPARC8 RISC处理器,在基于SPARC V8构架和32位RISC指令集的LEON3软核上增加符合AMBA规范的外设；NCEPU_LINUX,由SnapGear Linux裁剪而来,形成与NCEPU SPARC8 RISC配套的操作系统；NFS根文件系统,实现应用程序的动态加载。通过对课程实验分析,选取了各个科目的典型实验进行设计,其他实验皆可依照典型实验模式进行设计。本文叙述了计算机组成原理的运算器实验设计,使用VHDL语言进行功能设计、采用三态门控制的总线结构进行接口设计并利用ISE将功能模块转化为原理图符号,形成实验所需要的元件库。操作系统实验实现了存储管理中的页面置换算法实验。编译原理实验选取了语法分析实验,利用YACC设计了一个运算器的语法分析器。NCEPU SOC COMCORE平台加强了课程之间的联系,减少了课程之间的冗余,同时减少了学生对不同实验平台的适应时间,增强了学生对计算机系统的理解。
【关键词】：计算机组成原理实验 操作系统实验 编译原理实验 一体化实验平台
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP3-4;G642
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内现状11-12
• 1.3 论文内容及结构12-14
• 第2章 NCEPU_SOC_COMCORE实验平台14-17
• 2.1 计算机核心课程14-15
• 2.2 核心芯片选择15
• 2.3 NCEPU_SOC_COMCORE实验平台15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第3章 NCEPU_SOC_COMCORE平台系统环境设计17-24
• 3.1 NCEPU_SPARC8 RISC处理器的裁剪和自动加载17-20
• 3.2 NCEPU-LINUX操作系统配置20-21
• 3.3 NFS根文件系统的挂载21-23
• 3.4 本章小结23-24
• 第4章 计算机组成原理实验设计24-30
• 4.1 计算机组成原理实验设计24-25
• 4.2 运算器实验25
• 4.3 运算器实验设计25-29
• 4.3.1 模块设计25-27
• 4.3.2 接口设计27-28
• 4.3.3 实验步骤设计28-29
• 4.4 本章小结29-30
• 第5章 操作系统实验设计30-40
• 5.1 操作系统实验设计30-31
• 5.2 内存管理实验31-32
• 5.3 页面置换算法设计32-39
• 5.3.1 初始化33-35
• 5.3.2 OPT算法35-36
• 5.3.3 FIFO算法36-37
• 5.3.4 NRU算法37-38
• 5.3.5 LRU算法38
• 5.3.6 算法比较38-39
• 5.4 本章小结39-40
• 第6章 编译原理实验设计40-50
• 6.1 编译原理实验设计41-42
• 6.2 语法分析实验42-45
• 6.2.1 语法分析基本概念42-44
• 6.2.2 YACC语法44-45
• 6.3 YACC生成运算器的语法分析器的实验设计45-49
• 6.4 本章小结49-50
• 第7章 总结与展望50-52
• 参考文献52-55
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果55-56
• 致谢56

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谭小兰;莫海燕;陈多;;基于EDA的计算机组成原理实验教学方案——以湖南工程学院为例[J];湖南工程学院学报(社会科学版);2011年03期

2 戴成梅;戴成建;;基于LABVIEW网络虚拟数字电路实验平台的研制[J];国外电子测量技术;2011年09期

3 王强华;侯红;耿国华;;基于状态回朔技术的规范LR分析算法[J];计算机科学;2009年02期

4 王一宾;陈文莉;陈义仁;;语法分析方法研究评述及其应用[J];计算机工程与设计;2007年13期

  本文关键词：基于FPGA的计算机核心课程实验设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：418628