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课 程 设 计 报 告
课程设计名称：计算机组成原理课程设计
课程设计题目：中断请求串行判优先电路的设计
院（系）：*************
专 业：*************
班 级：*************
学 号：*************
姓 名：*************
指导教师：*************
完成日期：*************
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目 录
第1章 总体设计方案......................................................................................................1
1.1 设计原理................................................................................................................1
1.2 设计思路................................................................................................................2
1.3 设计环境................................................................................................................2
第2章 详细设计方案......................................................................................................6
2.1 顶层方案图的设计与实现....................................................................................6
2.1.1创建顶层图形设计文件...................................................................................6
2.1.2器件的选择与引脚锁定...................................................................................6
2.1.3编译、综合、适配...........................................................................................8
2.2 功能模块的设计与实现........................................................................................8
2.2.1 8_3CODER的设计与实现..............................................................................8
2.2.2 8AND的设计与实现.....................................................................................10
2.2.3 CELL的设计与实现......................................................................................12
2.2.4 INTC完整原理图..........................................................................................13
2.3 仿真调试..............................................................................................................14
第3章 编程下载与硬件测试........................................................................................16
3.1编程下载...............................................................................................................16
3.2 硬件测试及结果分析..........................................................................................16
参考文献........................................................................................................................20
附录（电路原理图）....................................................................................................21
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第1章 总体设计方案
1.1 设计原理
主机与外部设备的信息交换方式主要有：程序查询方式，程序中断方式，
DMA方式等。程序中断方式的主要特点是：程序切换（程序转移）和随机性。对
于小数据量交换的场合，用程序中断方式是很方便和高效的。程序中断方式是指：
CPU在执行程序的过程中，如果因出现某种随机事件而收到中断请求，则暂时停
止现行程序的执行，转去执行一段中断服务程序，以处理该事件，并在处理完毕后
自动恢复程序的执行。
中断请求串行优先电路，即菊花链优先排队电路，是一种优先级管理的简单硬
件方案。它为每个设备接口都设置一个简单的逻辑电路，以便根据优先级来传递或
截取CPU发出的中断响应信号INTA（低电平有效），以实现响应中断的优先顺序
（如图1.1所示）。
图1.1 菊花链排队电路原理图
由于需要产生中断向量，所以在菊花链排队电路的基础上，再加入中断向量产
生逻辑。实用的中断控制器都可以实现对特定中断的屏蔽，所以在上述电路的基础
上再加入中断屏蔽电路。
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1.2 设计思路
题目要求设计的电路由中断请求触发器、中断向量寄存器和门电路等逻辑部件
组成。所以电路主要由菊花链排队部分（用于中断响应信号INTA的传递或截取）
和中断向量产生部分（用于生成当前中断请求中优先级最高的中断请求的中断向
量）。菊花链排队部分应包括菊花链电路和中断汇总电路。中断向量产生部分需要
挑选出当前中断请求中优先级别最高的请求，所以一种简单的方案是采用优先编码
器生成相应的中断向量。中断源数目为8，所以只需要使用8-3优先编码器即可完成
中断设备码用8位二进制数表示，但真正有用的设备码只包含在其低3位，高5位置
0即可。实现特定中断屏蔽功能，只需在上述基础上加入一个中断屏蔽寄存器，输
入的中断请求在经过中断屏蔽寄存器过滤后再送菊花链排队部分和中断向量产生部
分。其设计框图如图1.2所示。
图1.2 中断请求串行优先电路设计框图
1.3 设计环境
（1）硬件环境
•伟福COP2000型计算机组成原理实验仪
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COP2000计算机组成原理实验系统实验箱及其配套软件组成。其软硬件对用户
的实验设计具有完全的开放特性。它的各模块的数据线、地址线与系统之间的挂接
是通过三态门，而不是其它实验设备所采用的扁平连线方法，而数据线、地址线是
否要与系统连通，则由用户连线控制。COP2000系统的运算器采用EDA技术设计，
随机出厂时，已提供一套已装载方案，能进行加、减、与、或、带进位加、取反、
直通八种运算方式，若用户不满意该套方案，也可自行重新设计并通过JTAG口下
载。控制器微指令格式及定义可通过键盘和PC机进行重新设计，从而产生与众不
同的指令系统。
系统和数据线、地址线、控制线均在产品线插孔区引出，并设计了40芯锁进插
座，供用户进行RAM、8251、8255、8259等接口器件的扩展实验。
（2）EDA环境
•Xilinx Foundation F3.1设计软件
Xilinx Foundation F3.1是Xilinx公司主要的可编程器件开发工具，它可用来开发
Xilinx公司的Spar-tan Virtex XC3000 XC4000 XC5200 系列的FPGA芯片和XC9500
系列的CPLD芯片。该平台功能强大,主要用于百万逻辑门级的设计和1Gb/s的高速
通信内核的设计。利用该系统可完成从设计构想到比特流下载的全部过程。该平台
以工程管理器为主界面，同时集成了Xilinx公司以及其他公司的一些优秀软件。用
Xilinx Foundation F3.1进行FPGA设计流程图的步骤如图1.3 所示。
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