目前，计算机组成实验室现有的实验平台是纯硬件化的，内部结构基本固定，学生按照原理图连线，只能做一些验证性的实验。实验内容的扩展性不强，学生的自主创新能力得不到发挥。为了提高教学质量，增强实验系统的功能，提高系统的灵活性，我们采用FPGA芯片技术来彻底更新现有的实验平台。　　基于FPGA的模型机系统，从功能部件，到最小的基本的门电路的设计，都可以通过软件编程实现。本系统的功能强大，可以实现模型机的整机实验，也可以实现运算器实验、存储器实验、时序电路设计实验和运算溢出实验等。FPGA可以实现重复编程，学生可以学习和修改系统中的模块功能，体现自主的设计与创新精神。　　计算机组成实验的最终目的是在学生了解CPU的各个功能部件的基础上能够设计CPU。但前提是设计一个基于FPGA芯片技术的实验平台,然后根据学生需要自主设计各个功能部件及CPU，最后下载到FPGA芯片中，实现设计。　　本模型机系统采用单总线结构，可以实现数据转移、加减运算、移位、跳转、循环和输入输出等30多条指令。整个系统设计输入是由原理图和VHDL语言混合设计而成。它的功能实现灵活多样，既可以用原理图实现又可以用VHDL语言编程实现，每个功能模块又是一个独立的实验，并能在装有FPGA芯片的开发板DE2上一一实现。　　论文分析了EDA技术的各个构成要素，详细介绍了CycloneⅡ系列的FPGA芯片的内部结构及工作原理，本模型机系统采用VHDL为编程语言，在开发工具QuartusⅡ上设计实现，最后在Altera公司的开发板DE2上验证系统功能。后三章介绍了系统的层次化结构、复杂的指令系统以及总线结构。论文对系统的主要的功能部件设计进行分析和说明，并对每个模块进行调试验证，最后介绍了模型机的整机实验及调试过程。　　本模型机系统借助于开发板DE2实现了基于FPGA的实验平台，取得了很好的效果。