计算机系统结构是计算机相关研究的传统领域。由于该领域直接面向计算机的底层设计,研究者往往需要很长的周期去学习相关知识和工具。计算机的底层设计千差万别,因此相关工具需要对计算机系统进行良好抽象以增加其通用性和可定制性。各种商业化的处理器核心虽然功能强大,但是由于其商品的封闭属性,不能方便将其用于科研和教学工作,因此许多学者和团队相继开发了各种模拟器、仿真器以及处理器核心。我国在该领域的研究虽然起步较早,但发展并不理想。由于难以商业化等原因,该领域在我国的研究热度不高,这也导致了我国在这方面缺乏自主权。因此本研究在不考虑任何商业化前景的背景下,设计、实现并验证了一套软硬件系统SystemOT,用于计算机系统结构领域的研究和教学。SystemOT是一个开源的可定制的系统芯片软核。其硬件上包括极简的DMA并行总线、提供完整同步支持的组相联cache、五级流水线结构的精简指令集CPU,精简的动态内存控制器,外部向量中断控制器和一些输入输出模块。其软件工具链由移植的LCC 3.6 C语言编译器、一个预汇编器和一个定制的开源汇编器构成,并提供了用于调试和开发的测试、演示程序。本文记述了该平台的功能以及其软硬件的设计、实现和验证方法。系统的设计在Altera Cyclone IV系列的FPGA上进行了验证,并使用移植的Dhrystone 2.1性能测试程序对系统性能进行了评估和对比。与其他开源的可定制化软核相比,SystemOT有如下优势:1.硬件系统独立开发,无外部依赖,不使用任何第三方代码,并经过完善测试。2.处理器采用精简指令系统,但不依赖于现有的MIPS或RISC-V指令集。3.在保持精简的模块化设计的同时提供组相联cache、高级同步、分支预测等现代处理器的功能。4.提供较为完整的包括编译器、汇编器和部分函数库等的工具链支持,并在软件方面提供了良好的可定制性。5.相关开发日志、设计决策等文档一同随源代码发布。