基于 Quartus II 的运算器的设计与实现
【摘 要】 本文借助于 Quartus II 软件在计算机上仿真制作了具有简单运算功能
的运算器，由此我们一方面可以了解电路仿真的主要流程，另一方面可以验证运算器的功能。
【关键词】 Quartus II EDA 运算器 仿真
0 引言
电路设计对于电子信息类专业的学生而言是十分重要的，它是将理论知识运用于实践的
一个重要途径。它对巩固课堂教学内容，提高学生的动手能力具有重要作用。但对于一些比
较复杂的实验，学生要用大量的时间和精力进行电路连接和线路检查，常常是事倍功半，实
验效果不是很理想。将计算机模拟引入到实验教学中，既可以使学生随时进行实验，又可以
直接获取结果，增加学生的感性认识。而且计算机模拟仿真让设计变得更易实现，这不仅节
约了经济上的开销，还节约了大量的时间与精力。这里介绍的 Quartus II 可以弥补原先许
多数字芯片和线路连接的繁琐步骤和手工操作，使原先复杂的实现过程变得容易理解与掌握，
而且还能帮助学生更快、更好地掌握课堂理论内容，加深对概念原理的理解，进一步培养学
生的综合设计能力、排除故障能力和创新能力
[1]
。
本文借助 Quartus II6.0 现有的器件，设计了一个运算器，使用 Quartus II6.0 完成仿
真，并通过仿真波形展示该运算器是如何实现运算器功能的。
1 用 Quartus II 做电路设计实验的优点
Quartus II6.0 是由美国 Altera 公司开发的，是一款功能比较强的 EDA 工具软件，它的
优势主要体现在其功能齐全，方便简单。具有可编程系统(SOPC)设计的综合性环境，也是适
合 SOPC 的最全面的设计环境
[2]
。它拥有现场可编程阵列（FPGA）和复杂可编程器件（CPLD）
设计的所有阶段的解决方案。它的简单易用，方便快捷，给设计者减少了难度，节约了很多
时间
[3]
。
为了改变延续多年的“实验内容单一，实验设备陈旧，实验时间受限，实验效果差
[4]
”
的状况，考虑到学校机房有许多时间向学生开放，另外考虑到许多学生自己有电脑，我们选
用了 Quartus II。Quartus II 功能强大、界面友好、易于掌握，彻底改变了传统的实验教学
模式，实验具有开放性、可编程性强、设计空间大、时间灵活等特点，并具有较高的实验效
率。它可以培养学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力，增强学生对实验的浓厚兴趣，
提高实践教学的质量。其显著特点如下：
开放性好：学生可以在机房的开放时间进行实验，也可以在自己宿舍里的电脑上做实验；
学生可以在实验课之前预习，也可以在实验课之后进行复习；优秀学生可以进行提高训练，
来不及的和不会的学生可以在课后进行补差练习；相关课程结束后，感兴趣的学生也可以在
此方面继续钻研。
可操作性强：对提高学生的动手能力，加强学生对计算机整体和各组成部分的理解，增
强学生计算机系统综合设计能力都有很大帮助。
实验内容安排合理：实验能够与理论教学紧密结合，实验内容由简到繁，由浅入深，循
序渐进，使学生在课堂上学到的理论知识在实验中得到验证。
实验结果直观：实验平台采用的是 QuartusII，使用方便，操作简单，实验结果学生一
目了然。
