Loongson：CPU设计与体系结构教学实验平台是根据高等院校计算机专业本科生及研究生相关专业开设的《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《计算机体系结构》、《操作系统》等计算机基础软硬件课程的实验教学需要，自主研发，具有自主知识产权的集成实验设计、开发与教学平台。该实验平台围绕计算机系统的基础软硬件专业能力培养，可以满足不同层次院校开设上述课程实验的验证型、综合型、创新型实验教学要求。

一、产品特点
从易到难的层次化教学设计
适用于多种基础课程教学
计算机全系统的运行展示环境
提供业界交流与服务平台
丰富的实验指导案例与方便可调试的系统平台

二、产品组成和介绍
该实验平台由定制开发的FPGA主板和配套软件、代码及教材组成。其中FPGA开发板采用大容量FPGA，FPGA可直接提供内存控制器，外接DDR3标准内存，并连接串口、LCD显示屏，以太网接口等，以满足不同的接口实验与驱动编程等教学需要。为了便于满足不同层次的教学需求和一些硬件基础实验课程需要，FPGA主板上还提供了丰富的简单化的输入输出控制接口，如数码管、指示灯、拨码开关等。
实验平台根据用户高级设计需求，可提供高效率的龙芯CPU核，进行高级体系结构教学，并采用模块化配置，方便开发者进行修改和重新编译。

实验平台提供软件代码，包括运行于CPU之上的BIOS及内核，以及包含了所有IO接口的驱动，配套编译器等软件。在此基础上，学生可以了解所有底层软件代码的，并重新进行编写更改功能，便于开展不同内容的软硬件结合实验。该教学实验平台可应用于计算机体系结构设计、操作系统内核设计、开发与验证环境，包括《数字逻辑》、《计算机组成原理》、《计算机体系结构》、《操作系统》等课程实验教学，弥补与补充其硬件实验环境的不足。
促使学生达到巩固提高、融会贯通、能力训练、知识创新的学习效果。
在该教学实验平台的基础上，方案包含了相应课程的实验大纲与教材，并应用于计算机本科与研究生的实际实验教学过程中，高校也可自行开发具有自己教学特色的实验，并与其他学校共享。

三、实验内容
（1）数字逻辑
基本门电路与FPGA环境熟悉
组合逻辑电路实验
锁存器、时钟与触发器电路实验
时序逻辑电路实验
存储器实验
数字逻辑综合实验（数字时钟）

（2）计算机组成原理
软件平台入门
实验入门：跑马灯
数据运算：定点加法
数据运算：乘法器
寄存器堆实现
ALU模块实现
FPGA片内存储器系统实验
单周期CPU实现
多周期CPU实现
静态5级流水线CPU实现实验

（3）系统结构
在CPU中添加运算类指令
在CPU中添加转移和访存指令
在CPU中添加AXI总线接口
CPU实现例外和中断
在CPU中设计TLB MMU
在CPU中添加Cache
用CPU搭建SoC跑小型操作系统

（4）操作系统
Linux下Shell脚本编程实验
Makefile文件的编写
Linux内核模块编程实验
增加系统调用实验
获取进程管理与调度信息实验
工作队列实验
定时器实验
Linux驱动程序实验
进程同步实验