《计算机组成原理》是计算机学科的一门专业基础课,在整个计算机专业课程体系中,起着承上启下的作用,其实验教学是对理论课程的深化和补充,对学生理论知识的理解和动手能力的培养具有十分重要的意义,国内外各高校都很重视计算机组成原理实验课的教学。随着EDA技术的发展,目前国内大多数高校实验方式已由传统的验证式实验向基于FPGA设计型实验转变,但缺乏一个集设计、测试与考核于一体的完整实验系统。　　 针对这一状况,本文设计了一款基于FPGA的计算机组成原理开放实验平台。该平台基于PC机和ALTERADE2-70教学开发板,采用三层次结构,由嵌入式实验控制器、实验模块和PC机实验软件组成。其中,嵌入式实验控制器是基于NIOSⅡ的SOPC系统,相对于传统实验箱的单片机控制更灵活,易于功能扩展和升级;实验模块是基于FPGA的开放式结构,面向设计性与综合性的硬件实验,设计者用硬件描述语言HDL设计实验内容并下载到实验模块,可以是部件实验也可以是整机实验,还可以根据需要自定义实验内容;PC机实验软件采用图形化界面完成实验数据的输入、实验结果的显示以及实验过程的控制,可以动态的显示实验现象,方便、直观完成实验结果的测试和验证。　　 本文重点研究了实验平台的设计与实现,在此基础上设计了部件实验和16位微程序控制模型计算机并进行了验证。实验平台设计内容包括硬件设计、软件设计两方面。硬件上主要完成SOPC系统搭建和NIOS系统设计,具体包含实验模块控制器设计、SOPC系统设计和USB控制芯片ISP1362的固件编程等;软件设计主要包含实验数据跟踪、数据流的动态显示、自定义实验和实验报告生成等模块的设计。最后,在实验平台的基础上对模型机的局部和整体进行了测试和验证。测试表明该实验平台除了提供对实验整体方便、直观的测试手段之外,还提供了对任意局部进行测试、验证的功能。实验平台提供的设计性、创新性和内容的开放性以及数据动态跟踪、快速排错机制和实验报告的自动生成等功能,是传统实验平台无法比拟的,因此具有一定的实用价值和现实意义。