第一篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)范文

計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)材料

一． 課程設(shè)計(jì)目的

課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的：通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，學(xué)生可熟悉典型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、基本組成和基本功能，掌握計(jì)算機(jī)主要組成部件工作原理的基本分析與設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)理論課知識(shí)內(nèi)容的理解。

二． 設(shè)計(jì)題目

題目1.內(nèi)存擴(kuò)充與連接 1.設(shè)計(jì)目的：

2.主要任務(wù)：

3.設(shè)計(jì)要求：

4.圖表

畫(huà)圖時(shí)請(qǐng)按以下給出的原件圖畫(huà) 圖1-1 8086芯片引腳圖 圖1-2內(nèi)存芯片邏輯圖

圖1-3 譯碼器與門(mén)電路邏輯圖 題目2.模型機(jī)組成設(shè)計(jì)

1.目的：通過(guò)對(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),對(duì)計(jì)算機(jī)的基本組成、部件的設(shè)計(jì)、部件間的連接以及微指令執(zhí)行的過(guò)程。

2.基本要求：畫(huà)出模型機(jī)的設(shè)計(jì)圖并舉例描述利用該模型機(jī)進(jìn)行加法運(yùn)算時(shí)，各個(gè)功能部件的工作情況。

題目3.算數(shù)邏輯運(yùn)算 1.目的：

（1）.了解運(yùn)算器 的組成結(jié)構(gòu)。（2）.掌握運(yùn)算器的工作原理。（3）.學(xué)習(xí)運(yùn)算器的設(shè)計(jì)方法。

（4）.掌握簡(jiǎn)單運(yùn)算器的數(shù)據(jù)傳 送通路。

（5）.驗(yàn)證運(yùn)算功能發(fā)生器74LS181 的組 合功能。

2.設(shè)計(jì)原理：

設(shè)計(jì)中所用的運(yùn)算器數(shù)據(jù)通路圖如下圖。圖中所示的是由兩片74LS181 芯片以并/串 形式構(gòu)成的8 位字長(zhǎng)的運(yùn)算器。右方為低4 位運(yùn)算芯片，左方為高4 位運(yùn)算芯片。低位芯片 的進(jìn)位輸出端Cn+4 與高位芯片的進(jìn)位輸入端Cn 相連，使低4 位運(yùn)算產(chǎn)生的進(jìn)位送進(jìn)高4 位運(yùn)算中。低位芯片的進(jìn)位輸入端Cn 可與外來(lái)進(jìn)位相連，高位芯片的進(jìn)位輸出引至外部。兩個(gè)芯片的控制端S0～S3 和M 各自相連，其控制電平按表。為進(jìn)行雙操作數(shù)運(yùn)算，運(yùn)算器的兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端分別由兩個(gè)數(shù)據(jù)暫存器DR1、DR2（用鎖存器74LS273 實(shí)現(xiàn)）來(lái)鎖存數(shù)據(jù)。要將內(nèi)總線上的數(shù)據(jù)鎖存到DR1 或DR2 中，則鎖存器74LS273 的控制端LDDR1 或LDDR2 須為高電平。當(dāng)T4 脈沖來(lái)到的時(shí)候，總線上的數(shù)據(jù)就被鎖存進(jìn)DR1 或DR2 中了。為控制運(yùn)算器向內(nèi)總線上輸出運(yùn)算結(jié)果，在其輸出端連接了一個(gè)三態(tài)門(mén)（用74LS245 實(shí)現(xiàn)）。若要將運(yùn)算結(jié)果輸出到總線上，則要將三態(tài)門(mén)74LS245 的控制端ALU-B 置低電平。否則輸出高阻態(tài)。

3.根據(jù)設(shè)計(jì)原理描述進(jìn)行原碼加減運(yùn)算及邏輯運(yùn)算的程序流程 4.填寫(xiě)下表

三． 課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式

1.報(bào)告組成及裝訂順序：封面、目錄、引言、正文、結(jié)論、參考文獻(xiàn)、心得體會(huì)。2.書(shū)寫(xiě)格式要求：見(jiàn)學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求

四． 其它要求

1.報(bào)告提交時(shí)間：截止12月31日

2.報(bào)告提交形式：以班級(jí)為單位提交電子版和打印版

第二篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)

《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)

任務(wù)書(shū)

中原工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院 2007年6月

前言

“計(jì)算機(jī)組成原理”是大學(xué)本科計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門(mén)核心專業(yè)基礎(chǔ)課程，必修，在先導(dǎo)課和后繼課之間起著承上啟下的作用。主要講授單處理機(jī)系統(tǒng)的組成和工作原理，包括運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器和輸入輸出系統(tǒng)，其中控制器的設(shè)計(jì)是課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了讓學(xué)生能融會(huì)貫通各知識(shí)點(diǎn)，增強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各模塊協(xié)同工作的認(rèn)識(shí)，充分理解數(shù)據(jù)通路，掌握控制器的設(shè)計(jì)技術(shù)，課程設(shè)計(jì)一般也側(cè)重于控制器的設(shè)計(jì)?？紤]到學(xué)生的基礎(chǔ)和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境，本次課程設(shè)計(jì)的題目是“微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”。通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，希望學(xué)生在理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，加深對(duì)計(jì)算機(jī)整機(jī)概念，進(jìn)一步理解計(jì)算機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和時(shí)空關(guān)系，進(jìn)一步理解和掌握微程序控制器的設(shè)計(jì)思想和具體方法、步驟，從而提高自行設(shè)計(jì)、調(diào)試和分析問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)題目

微程序控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目的

? 鞏固和深刻理解“計(jì)算機(jī)組成原理”課程所講解的原理，加深對(duì)計(jì)算機(jī)各模塊協(xié)同工作的認(rèn)識(shí)

? 掌握微程序設(shè)計(jì)的思想和具體流程、操作方法。? 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作和創(chuàng)新思維的能力，取得設(shè)計(jì)與調(diào)試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

? 嘗試?yán)镁幊虒?shí)現(xiàn)微程序指令的識(shí)別和解釋的工作流程

內(nèi)容

按照要求設(shè)計(jì)一指令系統(tǒng)，該指令系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳送，進(jìn)行加、減運(yùn)算和無(wú)條件轉(zhuǎn)移，具有累加器尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、存儲(chǔ)器直接尋址、立即數(shù)尋址等五種尋址方式。

具體要求

? 仔細(xì)復(fù)習(xí)所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，掌握微程序設(shè)計(jì)的思想，并根據(jù)掌握的理論寫(xiě)出要設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)的微程序流程。指令系統(tǒng)至少要包括六條指令，具有上述功能和尋址方式。? 根據(jù)微操作流程及給定的微指令格式寫(xiě)出相應(yīng)的微程序 ? 將所設(shè)計(jì)的微程序在虛擬環(huán)境中運(yùn)行調(diào)試程序，并給出測(cè)試思路和具體程序段

? 嘗試用C或者Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)的加載、識(shí)別和解釋功能。? 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。

設(shè)計(jì)環(huán)境

? 偉福COP2000型計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)儀，微機(jī)，相關(guān)虛擬軟件。

? VC開(kāi)發(fā)環(huán)境或者Java開(kāi)發(fā)環(huán)境。

課程設(shè)計(jì)時(shí)間

? 1.5周

課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求 完成設(shè)計(jì)任務(wù)后,在課程設(shè)計(jì)的最后階段,需要總結(jié)全部設(shè)計(jì)工作,寫(xiě)出完整,規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告,在指定的時(shí)間內(nèi)提交指導(dǎo)教師.課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求有完整的格式,包括封面,目錄,正文等,具體如下:

一、封面

包括:課程設(shè)計(jì)題目,姓名,學(xué)號(hào),班級(jí),指導(dǎo)教師,完成日期.二、目錄

正文前必須要有目錄.三、正文 正文包括的內(nèi)容有: ⑴ 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求;⑵ 設(shè)計(jì)方案(包括設(shè)計(jì)思路,采用的微指令格式，每條指令的指令流程及其微程序清單)(3)調(diào)試過(guò)程(包括實(shí)驗(yàn)步驟,出現(xiàn)的問(wèn)題,解決的方法(4)小結(jié)(在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的總結(jié)和體會(huì))(5)參考資料

成績(jī)?cè)u(píng)定

課程設(shè)計(jì)的考核結(jié)果按優(yōu)秀,良好,中等,及格和不及格來(lái)評(píng)價(jià).對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)理解透徹,能夠全面,正確,獨(dú)立地完成設(shè)計(jì)內(nèi)容所規(guī)定的任務(wù),得出設(shè)計(jì)結(jié)果,并按時(shí)提交準(zhǔn)確,完整,規(guī)范的設(shè)計(jì)報(bào)告,可評(píng)為優(yōu)秀;按照設(shè)計(jì)任務(wù)要求能夠順利地完成任務(wù),得出結(jié)果,按時(shí)提交較完整的,符合要求的設(shè)計(jì)報(bào)告,可評(píng)定為良好;按照設(shè)計(jì)要求完成了軟件的編程與調(diào)試,基本完成了任務(wù)要求,提交符合要求的設(shè)計(jì)報(bào)告,可評(píng)為中等;基本完成設(shè)計(jì)目標(biāo),但不夠完善,可能有若干小的缺陷,在幫助下能夠完成任務(wù)要求,提交設(shè)計(jì)報(bào)告,可評(píng)為及格;不能完成指定的要求和任務(wù),未提交設(shè)計(jì)報(bào)告的,評(píng)為不及格.參考資料 1.“計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)” 2.“計(jì)算機(jī)組成原理” 課堂教材

第三篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

《計(jì)算機(jī)組成原理》

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

一、設(shè)計(jì)任務(wù)：

1、基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；

2、在基本模型機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一臺(tái)復(fù)雜模型機(jī)。

二、功能指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求：

利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，特別是微程序設(shè)計(jì)的思想，設(shè)計(jì)基于微程序控制器的模型計(jì)算機(jī)，包括設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件平臺(tái)、機(jī)器指令系統(tǒng)和微指令等。設(shè)計(jì)環(huán)境為T(mén)D－CMA計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)箱、微機(jī)，聯(lián)機(jī)軟件等。同時(shí)設(shè)計(jì)好基于模型機(jī)的測(cè)試驗(yàn)證程序，并在設(shè)計(jì)好的硬件平臺(tái)上調(diào)試通過(guò)，以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的模型機(jī)功能的可行性與可靠性。在設(shè)計(jì)完成的前提下，撰寫(xiě)出符合要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并通過(guò)設(shè)計(jì)答辯。

1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單模型機(jī)，在具備基本必要的硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步要求其機(jī)器指令系統(tǒng)至少要包括五條不同類型指令：如一條輸入指令（假設(shè)助記符為IN），一條加法指令（假設(shè)助記符為ADD），一條輸出指令（假設(shè)助記符為OUT）、一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（假設(shè)助記符為JMP）和一條停機(jī)指令（假設(shè)助記符為HLT）；在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)行兩個(gè)數(shù)求和運(yùn)算的測(cè)試驗(yàn)證程序，用以驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。

2.在任務(wù)1的基礎(chǔ)上，增加機(jī)器指令系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)具有不少于10條機(jī)器指令的復(fù)雜指令系統(tǒng)模型機(jī)，包含算術(shù)邏輯指令、訪問(wèn)內(nèi)存指令、控制轉(zhuǎn)移指令、輸入輸出指令、停機(jī)指令等。數(shù)據(jù)的尋址方式要包括直接、間接、變址和相對(duì)尋址等多種尋址方式。利用設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型機(jī)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)的減法運(yùn)算并判斷差得正負(fù)，差為正數(shù)則輸出A，差為負(fù)數(shù)則輸出B，差為零則輸出C。在設(shè)計(jì)好的模型機(jī)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)試驗(yàn)證程序，驗(yàn)證模型機(jī)功能的可行性與可靠性。

3、基本模型機(jī)和復(fù)雜模型機(jī)的CPU數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為8位，采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示。指令字長(zhǎng)為8的整數(shù)倍。微指令字長(zhǎng)為24位。

三、設(shè)計(jì)步驟：

1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo) 進(jìn)行全面深入的模型機(jī)設(shè)計(jì)需求分析，確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。

2、總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)及硬件實(shí)現(xiàn)

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定模型機(jī)應(yīng)具有的基本功能部件（如運(yùn)算器、控制器以及基本的寄存器等等）以及它們之間的數(shù)據(jù)通路。

硬件實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有的基本實(shí)驗(yàn)箱平臺(tái)，根據(jù)所設(shè)計(jì)模型機(jī)選擇必要的元器件，并通過(guò)接插件（各種連線等）進(jìn)行器件連接，組成所設(shè)計(jì)的模型機(jī)硬件系統(tǒng)（物理機(jī)）。綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率、性能價(jià)格比、可靠性等要求，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的邏輯操作就不同，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣。在此基礎(chǔ)上，在后面的微指令設(shè)計(jì)階段，就可以依據(jù)數(shù)據(jù)通路關(guān)系確定模型機(jī)工作過(guò)程中的所有微操作，并進(jìn)一步確定微指令格式中的相應(yīng)微命令。

3、確定指令系統(tǒng)（機(jī)器指令系統(tǒng)）

確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。確定相對(duì)應(yīng)指令所包含的微操作。

4、機(jī)器指令轉(zhuǎn)化為微程序執(zhí)行的相關(guān)設(shè)計(jì)

過(guò)程2、3完成后，就可以根據(jù)機(jī)器指令系統(tǒng)進(jìn)行指令周期分析，確定出每條機(jī)器指令的CPU周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，進(jìn)一步確定出每個(gè)CPU周期內(nèi)的微操作（明確哪些微操作可以安排在同一CPU周期中，哪些微操作則不能）。設(shè)計(jì)出每條機(jī)器指令的方框圖形式的指令周期流程圖。

5、微指令代碼化

依據(jù)指令周期流程圖以及指定的微指令格式，將設(shè)計(jì)出程序格式中的各字段（操作控制字段、P測(cè)試字段、直接微地址字段）相應(yīng)的二進(jìn)制代碼（即對(duì)應(yīng)的微命令編碼）。

6、設(shè)計(jì)微指令的相關(guān)微地址

根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法（直接微地址或P測(cè)試轉(zhuǎn)移后重新形成），確定每條微指令的相關(guān)后續(xù)微地址。確定好微命令在控存中的存放地址，并將所有微命令寫(xiě)入到控存的相應(yīng)存儲(chǔ)單元中。

7、組裝、調(diào)試

7.1、在總調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥懈鞴δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的正常運(yùn)行。首先調(diào)試每條微指令功能，再調(diào)試每條機(jī)器指令功能。

連接所有模塊，用單步微指令方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程圖檢查完后，若運(yùn)行結(jié)果正確，則在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令，進(jìn)行其他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。

7.2、當(dāng)所有功能模塊都調(diào)試正常后，進(jìn)入總調(diào)試。根據(jù)設(shè)計(jì)好的模型機(jī)，進(jìn)一步設(shè)計(jì)一個(gè)功能測(cè)試驗(yàn)證程序，運(yùn)行程序并驗(yàn)證所涉及的模型機(jī)功能是否可行和可靠。

四、課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求：

課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求打印,其中的數(shù)據(jù)通路框圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖用VISIO等繪圖工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制，要求圖文清晰，報(bào)告內(nèi)容包括：

（1）封面

（包括：題目、所在系、班級(jí)、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師及時(shí)間等項(xiàng)）（2）任務(wù)書(shū)（3）目錄

（目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁(yè)次，目錄的最后一項(xiàng)是無(wú)序號(hào)的“參考文獻(xiàn)”）。（4）正文

正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫(xiě)，要求論述清楚，文字簡(jiǎn)練通順，插圖清晰，書(shū)寫(xiě)整潔?！霸O(shè)計(jì)”不同于實(shí)驗(yàn)，要充分體現(xiàn)出“設(shè)計(jì)”的思想，不能寫(xiě)成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書(shū)寫(xiě)。正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：

1）課程設(shè)計(jì)題目；

2）課程設(shè)計(jì)使用的相關(guān)軟硬件資源；

3）設(shè)計(jì)的具體方法和步驟（包括確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路與硬件設(shè)計(jì)、指令系統(tǒng)、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調(diào)試、測(cè)試驗(yàn)證程序與功能驗(yàn)證情況。）

4）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會(huì)；遇到的問(wèn)題和解決的方法等）；（5）附錄

附錄1：數(shù)據(jù)通路圖 附錄2：微程序流程圖

附錄3：實(shí)驗(yàn)接線圖

附錄4：實(shí)驗(yàn)程序及微程序 附錄5：參考文獻(xiàn)（資料）

五、設(shè)計(jì)工作量：

(1)作品：設(shè)計(jì)的最終作品包括硬件和軟件兩個(gè)部分，要求硬件實(shí)現(xiàn)正確，能夠演示并達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。每個(gè)學(xué)生（或小組）在作品完成后，要經(jīng)指導(dǎo)教師檢查，同意拆除后方可拆卸。(2)論文：嚴(yán)格按上述課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的要求撰寫(xiě)和裝訂。每個(gè)學(xué)生一份。

六、成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：

課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分為：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。

優(yōu)秀：完成復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)完備有更新擴(kuò)充。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。

良好：完成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)指令種類豐富有一定的更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。

中等：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在老師指導(dǎo)下對(duì)指令系統(tǒng)有更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。

及格：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。不及格：沒(méi)有課程設(shè)計(jì)報(bào)告，無(wú)故缺勤，不能完成調(diào)試者不及格。

七、工作計(jì)劃：

時(shí)間：18周周1~周5 講授：2課時(shí)

設(shè)計(jì)及調(diào)試：26課時(shí) 設(shè)計(jì)報(bào)告編8課時(shí) 答辯：4課時(shí)

八、參考資料：

1、《計(jì)算機(jī)組成原理》教材，陳智勇主編；

2、《CMA組成原理與系統(tǒng)結(jié)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》

第四篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

長(zhǎng) 沙 學(xué)

院

課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

系（部）

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

專

業(yè)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)

2010年12 月 10 日

課程名稱：計(jì)算機(jī)組成原理 課程編號(hào)：7020130610 主 筆 人：鐘旭 主 審 人：

一、課程設(shè)計(jì)的目的

通過(guò)該課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，總結(jié)計(jì)算機(jī)組成原理課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，利用TDN-CM+教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的軟硬件操作平臺(tái)掌握層次化設(shè)計(jì)方法、運(yùn)用計(jì)算機(jī)原理知識(shí)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)，從而鞏固課堂知識(shí)、深化學(xué)習(xí)內(nèi)容、完成教學(xué)大綱要求，學(xué)好計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。

二、課程設(shè)計(jì)的題目 1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；

2.帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)； 3.復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

三、設(shè)計(jì)內(nèi)容（主要技術(shù)關(guān)鍵的分析、解決思路和方案比較等）

利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，特別是微程序設(shè)計(jì)的思想，寫(xiě)出要設(shè)計(jì)的指令系統(tǒng)的微程序。設(shè)計(jì)環(huán)境為T(mén)DN－CM＋計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，微機(jī)，虛擬軟件。將所設(shè)計(jì)的微程序在此環(huán)境中進(jìn)行調(diào)試，并給出測(cè)試思路和具體程序段。最后撰寫(xiě)出符合要求的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、完成答辯。1.基本模型機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

指令系統(tǒng)至少要包括六條不同類型指令：如一條輸入指令，一條減法指令，一條加法指令，一條存數(shù)指令，一條輸出指令和一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令。2.帶移位運(yùn)算的模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在基本模型機(jī)的基礎(chǔ)上增加左、右循環(huán)和左、右?guī)нM(jìn)位循環(huán)四條指令

3.設(shè)計(jì)不少于10條指令的指令系統(tǒng)。其中，包含算術(shù)邏輯指令，訪問(wèn)內(nèi)存指令，程序控制指令，輸入輸出指令，停機(jī)指令。重點(diǎn)是要包括直接、間接、變址和相對(duì)尋址等多種尋址方式。

以上數(shù)據(jù)字長(zhǎng)為8位，采用定點(diǎn)補(bǔ)碼表示。指令字長(zhǎng)為8的整數(shù)倍。微指令字長(zhǎng)為24位。

四、設(shè)計(jì)步驟

1、確定設(shè)計(jì)目標(biāo)

確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途。

2、確定指令系統(tǒng)

確定數(shù)據(jù)的表示格式、位數(shù)、指令的編碼、類型、需要設(shè)計(jì)哪些指令及使用的尋址方式。

3、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路

總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括確定各部件設(shè)置以及它們之間的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，就可以擬出各種信息傳輸路徑，以及實(shí)現(xiàn)這些傳輸所需要的微命令。綜合考慮計(jì)算機(jī)的速率、性能價(jià)格比、可靠性等要求，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)，確定采用何種方案的內(nèi)總線及外總線。數(shù)據(jù)通路不同，執(zhí)行指令所需要的操作就不同，計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)也就不一樣。

4、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程

數(shù)據(jù)通路確定后，就可以設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)中每條指令所需要的機(jī)器周期數(shù)。對(duì)于微程序控制的計(jì)算機(jī)，根據(jù)總線結(jié)構(gòu)，需考慮哪些微操作可以安排在同一條微指令中，哪些微操作不能安排在同一條微指令中。

5、確定微程序地址

根據(jù)后續(xù)微地址的形成方法，確定每個(gè)微程序地址及分支轉(zhuǎn)移地址。

6、微指令代碼化

根據(jù)微指令格式，將微程序流程中的所有微指令代碼化，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制代碼寫(xiě)入到控制存儲(chǔ)器中的相應(yīng)單元中。

7、組裝、調(diào)試

在總調(diào)試前，先按功能模塊進(jìn)行組裝和分調(diào)，因?yàn)橹挥懈鞴δ苣K工作正常后，才能保證整機(jī)的正常運(yùn)行。

當(dāng)所有功能模塊都調(diào)試正常后，進(jìn)入總調(diào)試。連接所有模塊，用單步微指令方式執(zhí)行機(jī)器指令的微程序流程圖，當(dāng)全部微程序流程圖檢查完后，若運(yùn)行結(jié)果正確，則在內(nèi)存中裝入一段機(jī)器指令，進(jìn)行其他的運(yùn)行方式等功能調(diào)試及執(zhí)行指令的正確性驗(yàn)證。

五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求

課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按學(xué)校統(tǒng)一格式撰寫(xiě)和裝訂。課程設(shè)計(jì)報(bào)告要求打印,其中的數(shù)據(jù)通路框圖、微程序流程圖、實(shí)驗(yàn)接線圖用VISIO等工具軟件繪制或用鉛筆工工整整繪制。

（1）封面（包括：題目、所在系、班級(jí)、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師及時(shí)間等項(xiàng)，可到教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）（2）任務(wù)書(shū)（3）目錄

目錄要層次清晰，要給出標(biāo)題及頁(yè)次，目錄的最后一項(xiàng)是無(wú)序號(hào)的“參考文獻(xiàn)”。（4）正文

正文應(yīng)按目錄中編排的章節(jié)依次撰寫(xiě)，要求計(jì)算正確，論述清楚，文字簡(jiǎn)練通順，插圖清晰，書(shū)寫(xiě)整潔。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書(shū)寫(xiě)。

正文是實(shí)踐設(shè)計(jì)報(bào)告的主體，具體由以下幾部分組成：

1）課程設(shè)計(jì)題目；

2）課程設(shè)計(jì)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；

3）課程設(shè)計(jì)步驟（包括確定所設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的功能和用途、指令系統(tǒng)、總體結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)通路、設(shè)計(jì)指令執(zhí)行流程、確定微程序地址、微指令代碼化、組裝、調(diào)試。）

4）課程設(shè)計(jì)總結(jié)（包括自己的收獲與體會(huì)；遇到的問(wèn)題和解決的方法等）；

（5）附錄

附錄1：數(shù)據(jù)通路圖 附錄2：微程序流程圖 附錄3：實(shí)驗(yàn)接線圖 附錄4：實(shí)驗(yàn)程序及微程序

附錄5：參考文獻(xiàn)（資料）(格式規(guī)范參照長(zhǎng)沙學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)撰寫(xiě)規(guī)范)

六、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 時(shí)間：

15、16周 講授：2課時(shí) 答疑及設(shè)計(jì)：26課時(shí) 上機(jī)調(diào)試：8課時(shí) 答辯：6課時(shí)

七、考核標(biāo)準(zhǔn)

課程設(shè)計(jì)的成績(jī)分為：優(yōu)秀：、良好、中等、及格、不及格五個(gè)等級(jí)。

優(yōu)秀：完成復(fù)雜模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)完備有更新擴(kuò)充。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。良好：完成模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，指令系統(tǒng)指令種類豐富有一定的更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。中等：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在老師指導(dǎo)下對(duì)指令系統(tǒng)有更新。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。及格：完成基本模型機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。調(diào)試成功。文檔規(guī)范齊全。不及格：沒(méi)有課程設(shè)計(jì)報(bào)告，無(wú)故缺勤，不能完成調(diào)試者不及格。

第五篇：計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)2007答案

在驗(yàn)收的同時(shí)，學(xué)生必須回答下列問(wèn)題： 1，指令寄存器在組成中的作用是什么？ 用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。2，指令的執(zhí)行過(guò)程是怎么進(jìn)行的？

執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取到緩沖寄存器，再送到指令寄存器，然后它的操作碼給到指令譯碼器，操作碼經(jīng)譯碼后就可向操作控制器發(fā)出具體操作命令。3，存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)中的作用是什么？ 用來(lái)存放程序（機(jī)器指令）和數(shù)據(jù)。4，寄存器的多少在執(zhí)行指令時(shí)有什么好處？

5，ALU的算邏功能與指令的功能存在什么關(guān)系？

算術(shù).邏輯功能的執(zhí)行需要不同的指令去實(shí)現(xiàn)，指令上操作碼不同，決定了到底是執(zhí)行算術(shù)還是邏輯運(yùn)算。6，總線在計(jì)算機(jī)組成中起什么作用？

借助于總線連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址，數(shù)據(jù)和控制信息的交換，并在爭(zhēng)用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。7，微程序的各位定義與什么有關(guān)？

微指令字長(zhǎng)為24位，它由操作控制和順序控制兩個(gè)部分組成。操作控制部分用來(lái)發(fā)出管理和指揮全機(jī)工作的控制信號(hào)：該字段有17位，每一位表示一個(gè)微命令，當(dāng)某一位是1時(shí)，表示發(fā)出命令，為0時(shí)，表示不發(fā)出。順序部分用來(lái)決定下一條指令的地址。8，時(shí)序電路在執(zhí)行指令時(shí)起到什么作用？

幾個(gè)微命令信號(hào)一齊發(fā)出時(shí)，既不能來(lái)的太早，也不能來(lái)得太晚，為此，要求這些微命令信號(hào)還要加入時(shí)間控制，保證運(yùn)算器在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算，完了之后，總線上輸出穩(wěn)定結(jié)果再打入相應(yīng)寄存器。9，如果擴(kuò)充指令，有什么辦法？怎樣安排指令代碼及其微程序？

10，在指令讀取和執(zhí)行期間，每個(gè)CPU周期都怎樣安排時(shí)鐘脈沖的（T1，T2，T3，T4）？

取指階段：T1：程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容裝入地址寄存器AR；程序計(jì)數(shù)器內(nèi)容加一，為取下一條指

令做好準(zhǔn)備；T2：地址寄存器內(nèi)容送總線；所選存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線，送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR；T3：緩沖寄存器內(nèi)容送指令寄存器IR；T4：指令寄存器中操作碼被譯碼或測(cè)試；CPU識(shí)別是該指令。（大部分指令此操作相同）

執(zhí)行階段：T1：操作控制器送一控制信號(hào)給算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU；ALU響應(yīng)該控制信號(hào)，執(zhí)行相應(yīng)操作。（針對(duì)不同的指令的讀取，時(shí)鐘脈沖不太相同，可以在運(yùn)行時(shí)候，觀察。）如果是如ADD指令，執(zhí)行階段有兩個(gè)周期，第一個(gè)是把指令寄存器中地址碼裝入地址寄存器。第二個(gè)：把地址寄存器中操作數(shù)地址送地址總線；由存儲(chǔ)器單元讀出操作數(shù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線送緩沖寄存器；執(zhí)行加操作。

11，指出所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)都有那些部件組成？

控制器：程序計(jì)數(shù)器，指令寄存器，指令譯碼器，時(shí)序產(chǎn)生器，操作控制器； 運(yùn)算器：算術(shù)邏輯單元ALU，累加寄存器，數(shù)據(jù)緩存寄存器，狀態(tài)寄存器。12，各部件之間是怎樣通過(guò)數(shù)據(jù)總線交換信息的？指出信息的流向。13，對(duì)存儲(chǔ)器操作有幾種？每種操作是如何實(shí)現(xiàn)的？

送和取的操作。在存儲(chǔ)器中取出指令，送出指令和數(shù)據(jù)內(nèi)容到數(shù)據(jù)總線。14，在模型機(jī)中的ALU前端有暫存器，暫存器的作用是什么？

暫時(shí)存儲(chǔ)從IN讀出的數(shù)據(jù)，以便下一次操作送到哪個(gè)運(yùn)算單元。15，指出寄存器的基本屬性？

暫時(shí)存放相應(yīng)數(shù)據(jù)或者地址或者指令。16，如何檢驗(yàn)指令執(zhí)行的結(jié)果？ 觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備上的輸出…… 17，微指令的下一個(gè)微地址是如何形成的？通過(guò)前一條微指令碼后六位決定。18，指令代碼對(duì)微地址有什么對(duì)應(yīng)關(guān)系？后六位就是下一條微地址。19，微指令寄存器與微程序存儲(chǔ)器有什么關(guān)系？各起什么作用？

微指令寄存器存放單條執(zhí)行的微指令，而微程序存放在內(nèi)存單元中，取指周期從內(nèi)存中取出一條微程序，送到微指令寄存器，執(zhí)行周期執(zhí)行相應(yīng)操作。20，指出程序于微程序之間的關(guān)系。